一种高分辨率全球重力场模型构建的高性能科学计算方法

梁伟, 徐新禹, 李建成, 李朋远, 黄剑, 朱天林, 王东亚, 苑刚

梁伟, 徐新禹, 李建成, 李朋远, 黄剑, 朱天林, 王东亚, 苑刚. 一种高分辨率全球重力场模型构建的高性能科学计算方法[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版). DOI: 10.13203/j.whugis20240321
引用本文: 梁伟, 徐新禹, 李建成, 李朋远, 黄剑, 朱天林, 王东亚, 苑刚. 一种高分辨率全球重力场模型构建的高性能科学计算方法[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版). DOI: 10.13203/j.whugis20240321
LIANG Wei, XU Xinyu, LI Jiancheng, LI Pengyuan, HUANG Jian, ZHU Tianlin, WANG Dongya, YUAN Gang. A New High Performance Scientific Computation Method for High Resolution Earth’s Gravity Field Model[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University. DOI: 10.13203/j.whugis20240321
Citation: LIANG Wei, XU Xinyu, LI Jiancheng, LI Pengyuan, HUANG Jian, ZHU Tianlin, WANG Dongya, YUAN Gang. A New High Performance Scientific Computation Method for High Resolution Earth’s Gravity Field Model[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University. DOI: 10.13203/j.whugis20240321

一种高分辨率全球重力场模型构建的高性能科学计算方法

基金项目: 

国家自然科学基金(42388102,42192533,42074019)

详细信息
    作者简介:

    梁伟,博士,助理研究员,主要从事空间态势感知、高分辨率重力场模型构建研究。wliang@whu.edu.cn

    通讯作者:

    苑刚,博士,副研究员。yuangang1978@126.com

A New High Performance Scientific Computation Method for High Resolution Earth’s Gravity Field Model

  • 摘要: 利用多源重力观测构建高分辨率全球重力场模型是重力场研究的基本任务之一。本文将半解析方法引入到高分辨率重力场模型构建,同时采用OpenMP+MPI并行计算思路,设计了一种高分辨率全球重力场模型构建的高性能科学计算方法,该方法可以有效在大型集群计算系统下分布式运行,通过数值实验验证分析了计算方法的计算精度和效率,结果表明:半解析方法可有效减少模型构建的计算量和内存消耗,解算30'分辨率重力场模型的计算效率是传统块对角最小二乘方法的7倍;使用OpenMP+MPI混合并行算法计算效率是串行程序的18倍;利用4个节点的80个CPU可在1天内完成2'高分辨率重力场模型的解算。
    Abstract: This paper focuses on high performance and scientific computation method in high resolution Earth’s gravity field modeling, based on the semi-analysis method, OpenMP and MPI parallel computing method. A new high performance and scientific computing method is designed, which is validated by numerical experiments on computing error and computing efficiency. The semi-analysis can effectively reduce the computation and storage consumption in high resolutoin gravity field modeling; the time consumption of OpenMP+MPI hybrid parallel computing is only 1/18.4 that of sequential computing with 20 cores; the new computing method proposed in this paper with semi-analysis and OpenMP+MPI computing can be used on super computers for earth’s gravity field modeling, and the modeling of coefficients up to d/o 5399 can be completed within one day by using 80 CPUs on 4 nodes.
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-01-07

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