由于超高光譜分辨率大氣探測技術(shù)的興起,在高光譜模擬技術(shù)、遙感反演方法以及超高光譜傳感器技術(shù)仿真等方面都對高光譜輻射傳輸?shù)膶崟r模擬和快速計算提出了更高的要求。為了提高高光譜輻射傳輸?shù)挠嬎阈?人們從兩條途徑進行了探索,一是發(fā)展專用的輻射傳輸快速算法,二是發(fā)展并行計算技術(shù)。本文針對高光譜輻射傳輸快速模擬計算的需求完成以下4個方面的工作：1.對基于逐次散射法的矢量輻射傳輸模式SOSVRT中的散射相矩陣展開方式進行改進,并引入基于互易性原理的對稱關(guān)系,在角度離散化對稱的情況下,兩種改進方案可以大大提高計算效率。2.利用改進的SOSVRT模式,分析了氣溶膠譜分布、氣溶膠垂直廓線、儀器狹縫函數(shù)和地表反照率對高分辨率O2-A帶光譜輻射強度和偏振性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：(1)多次散射使得大氣貢獻(xiàn)層加寬而降低了垂直分辨率；(2)氧氣的吸收越強,最大貢獻(xiàn)層的高度越高；(3)偏振信息主要來自于大氣上層,因而利用偏振信息可以更好地反演對流層上層的氣溶膠和卷云信息；(4)偏振信號對氣溶膠譜分布比輻射強度更為敏感,在反演氣溶膠垂直廓線時為氣溶膠的微物理性質(zhì)提供了更好地約束；(5)儀器性能指標(biāo)對反演結(jié)果影響很大,較低...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 大氣成分探測與遙感需求
        1.1.2 氣候(天氣)預(yù)測對于大氣廓線遙感的需求
        1.1.3 氣候模式輻射強迫計算的需求
        1.1.4 傳感器設(shè)計與仿真的需求
        1.1.5 GPU并行計算的優(yōu)勢
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)外輻射傳輸研究現(xiàn)狀
        1.2.2 高光譜輻射傳輸快速算法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 GPU并行計算應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 現(xiàn)存問題
    1.4 本文研究內(nèi)容
第二章 SOSVRT矢量輻射傳輸模式及改進
    2.1 普適輻射傳輸方程
    2.2 平面平行大氣輻射傳輸方程
    2.3 矢量輻射傳輸方程
    2.4 輻射傳輸方程的數(shù)值離散化
    2.5 SOSVRT矢量輻射傳輸模式介紹
        2.5.1 大氣分層及積分
        2.5.2 散射次數(shù)的截斷
        2.5.3 解析式插值處理方法
    2.6 δ-M/δ-fit散射相函數(shù)處理方法
    2.7 SOSVRT矢量輻射傳輸模式改進
        2.7.1 散射相矩陣的處理
        2.7.2 相矩陣展開
    2.8 本章小結(jié)
第三章 氣溶膠譜和垂直廓線對O₂-A帶高光譜偏振特性的影響
    3.1 O₂-A帶高光譜帶探測的優(yōu)勢
    3.2 模擬參數(shù)及輸入條件
    3.3 敏感性試驗
        3.3.1 儀器技術(shù)指標(biāo)的影響
        3.3.2 不同散射層的垂直貢獻(xiàn)和氣溶膠廓線的影響
        3.3.3 氣溶膠譜分布的影響
        3.3.4 地表反照率的影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 CPU+GPU異構(gòu)并行平臺與CUDA介紹
    4.1 引言
    4.2 CPU+GPU異構(gòu)平臺出現(xiàn)的背景
    4.3 CPU、GPU的比較
        4.3.1 CPU與GPU的硬件架構(gòu)差異
        4.3.2 CPU與GPU的性能差異
    4.4 GPU硬件架構(gòu)
    4.5 CUDA編程模型
        4.5.1 設(shè)備計算能力
        4.5.2 主機與設(shè)備
        4.5.3 線程結(jié)構(gòu)
        4.5.4 存儲器模型
    4.6 CUDA程序優(yōu)化
        4.6.1 最大化并行執(zhí)行
        4.6.2 存儲器訪問優(yōu)化
        4.6.3 指令優(yōu)化
    4.7 本章小結(jié)
第五章 基于GPU的熱紅外高光譜輻射傳輸并行計算
    5.1 熱紅外輻射傳輸方程
    5.2 模式結(jié)構(gòu)
    5.3 TIRT的GPU并行計算
        5.3.1 任務(wù)劃分
        5.3.2 程序優(yōu)化
    5.4 本章小結(jié)
第六章 基于GPU的短波紅外高光譜矢量輻射傳輸并行計算
    6.1 單次散射矢量輻射傳輸模式解法
    6.2 單次散射的矢量輻射傳輸并行計算
        6.2.1 計算流程
        6.2.2 任務(wù)劃分
        6.2.3 程序優(yōu)化
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 存在的問題與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A
    實驗平臺
    硬件平臺
    軟件環(huán)境



本文編號：3737076