【摘要】：基于元胞自動(dòng)機(jī)進(jìn)行潰壩洪水模擬,具有幾何邊界容易處理、求解簡(jiǎn)單、較好支持空間分析等特點(diǎn),已經(jīng)成為潰壩洪水演進(jìn)模擬與分析的一個(gè)重要手段與研究熱點(diǎn)。然而,現(xiàn)有潰壩洪水演進(jìn)和元胞自動(dòng)機(jī)模型大多基于CPU進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,導(dǎo)致模型的計(jì)算效率偏低,尤其使用較高分辨率數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬與分析時(shí),更會(huì)嚴(yán)重影響模擬分析系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和交互效率,導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估效率低下。因此本文基于大規(guī)模并行計(jì)算平臺(tái)CUDA、虛擬地理環(huán)境、地理信息系統(tǒng)的方法和技術(shù),在現(xiàn)有的基于元胞自動(dòng)機(jī)的潰壩洪水演進(jìn)模型、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)開展基于GPU-CA的潰壩洪水模型構(gòu)建及其關(guān)鍵技術(shù),以及集成于虛擬地理環(huán)境平臺(tái)進(jìn)行潰壩洪水演進(jìn)模擬和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的交互方法的研究,以期能夠提高潰壩洪水?dāng)?shù)值計(jì)算效率,支持“實(shí)時(shí)”潰壩洪水演進(jìn)模擬和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。論文主要工作如下： 1)設(shè)計(jì)了基于GPU-CA的潰壩洪水元胞自動(dòng)模型。利用元胞自動(dòng)機(jī)的局部并行計(jì)算特性和CUDA并行計(jì)算架構(gòu)存在天然的相似性,提出了基于GPU-CA的潰壩洪水演進(jìn)計(jì)算模型,并就GPU-CA潰壩洪水計(jì)算框架、數(shù)據(jù)映射、數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和規(guī)約計(jì)算、計(jì)算流程和程序優(yōu)化方法等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探討； 2)虛擬地理環(huán)境下的潰壩洪水模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估�；谔摂M地理環(huán)境的概念,集成基于GPU-CA的潰壩洪水元胞自動(dòng)模型,設(shè)計(jì)了用于潰壩洪水的演進(jìn)模擬和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的虛擬地理環(huán)境平臺(tái)框架；在此基礎(chǔ)上根據(jù)已有的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,設(shè)計(jì)了潰壩洪水演進(jìn)模擬和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的交互方法； 3)開展了原型系統(tǒng)研發(fā)與案例分析實(shí)驗(yàn)。利用Visual Studio2012、 CUDA5.5、 OpenSceneGraph和osgEarth研發(fā)了原型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并以四川安縣肖家橋堰塞湖為案例區(qū)域,進(jìn)行了潰壩洪水演進(jìn)模擬和分析實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與基于CPU-CA串行的計(jì)算模式相比,在保證潰壩洪水演進(jìn)模擬結(jié)果有效性的情況下,基于GPU-CA的潰壩洪水演進(jìn)模型可提高計(jì)算效率,能夠有效地支持潰壩洪水演進(jìn)“實(shí)時(shí)”模擬計(jì)算和分析。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TV122.4

【參考文獻(xiàn)】

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5 柯新利;鄧祥征;何書金;;地理元胞自動(dòng)機(jī)模型的尺度敏感性及原因[J];地理研究;2010年05期

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本文編號(hào)：2716634