基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)

基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)摘要：本文針對(duì)地震勘探中的疊前逆時(shí)偏移成像問題，在CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)上進(jìn)行研究和實(shí)現(xiàn)。首先介紹了疊前逆時(shí)偏移成像的原理和意義，然后討論了CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的特點(diǎn)以及在地震勘探領(lǐng)域中的應(yīng)用。接著詳細(xì)闡述了基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)讀取、模擬計(jì)算、GPU加速、結(jié)果輸出等主要模塊。最后通過實(shí)驗(yàn)分析和結(jié)果驗(yàn)證，證明了基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)的有效性和優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：疊前逆時(shí)偏移成像；CPUGPU異構(gòu)計(jì)算；地震勘探；高性能計(jì)算1.引言地震勘探是人們獲取地下地質(zhì)信息的重要手段，疊前逆時(shí)偏移成像是其核心技術(shù)之一。它通過將接收到的地震波信號(hào)逆時(shí)偏移回地下，再經(jīng)過疊加處理，得到地下地質(zhì)信息的精確圖像。然而，疊前逆時(shí)偏移成像計(jì)算量巨大，需要處理大量的地震數(shù)據(jù)和復(fù)雜的算法，導(dǎo)致計(jì)算速度慢、效率低的問題。為了解決這個(gè)問題，引入CPUGPU異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)成為一種有效的方法。2.疊前逆時(shí)偏移成像原理和意義疊前逆時(shí)偏移成像是地震勘探中重要的數(shù)據(jù)處理方法。其原理是通過反演地震波傳播路徑和速度場(chǎng)來還原地下地質(zhì)信息，具有高分辨率、高精度、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。疊前逆時(shí)偏移成像結(jié)果可以直觀地顯示地球內(nèi)部的地下結(jié)構(gòu)，對(duì)尋找油氣資源和地震災(zāi)害研究具有重要意義。3.CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的特點(diǎn)和地震勘探應(yīng)用CPUGPU異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)由中央處理器（CPU）和圖形處理器（GPU）組成，具有高并行性、大規(guī)模并行計(jì)算和高性能計(jì)算等特點(diǎn)。在地震勘探中，CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)可以利用GPU的高并行性和計(jì)算能力，加速疊前逆時(shí)偏移成像算法的計(jì)算速度，提高地震數(shù)據(jù)處理效果。4.基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)讀取、模擬計(jì)算、GPU加速和結(jié)果輸出等模塊。數(shù)據(jù)讀取模塊用于讀取地震數(shù)據(jù)，包括波形數(shù)據(jù)和速度場(chǎng)數(shù)據(jù)。模擬計(jì)算模塊用于進(jìn)行疊前逆時(shí)偏移成像算法的模擬計(jì)算，得到反射波場(chǎng)和傾斜波場(chǎng)。GPU加速模塊將計(jì)算密集的部分移植到GPU上進(jìn)行并行計(jì)算，以提高計(jì)算速度。結(jié)果輸出模塊將計(jì)算結(jié)果輸出到文件或可視化顯示。5.實(shí)驗(yàn)分析和結(jié)果驗(yàn)證本文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和性能分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的成像系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的基于CPU的計(jì)算方式，具有更快的計(jì)算速度和更高的計(jì)算效率。此外，基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的成像系統(tǒng)還可以適應(yīng)不同規(guī)模和復(fù)雜度的地震數(shù)據(jù)處理需求。6.總結(jié)和展望本文研究和實(shí)現(xiàn)了基于CPUGPU異構(gòu)平臺(tái)的疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了該系統(tǒng)在地震數(shù)據(jù)處理中的有效性和優(yōu)勢(shì)。未來，可以進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能和算法，提高疊前逆時(shí)偏移成像系統(tǒng)的計(jì)算速度和處理能力，以滿足更復(fù)雜的地震勘探需求。參考文獻(xiàn)：[1]WangW,ChenL,ZhangL,etal.AGPUparallel-acceleratednon-stationarygeometricbeammigrationmethodforcomplexsaltbodies[J].JournalofComputationalPhysics,2020,381:166-185.[2]ZhangQ,WangH,WangY.AnacceleratedGPU-basedthree-dimensionalprestackreversetimemigrationalgorithmforcomplexmarinegeologicalstructures[J].JournalofComputationalPhysics,2019,393:126-145.[3]RamachandranV,DarveE.FastFouriertransformatextremescale:Reviewingandenablingkeyapplicationsforanext-generationexascaleplatform[J].JournalofSupercomputing,2021,77(6):4579-4607.[4]GaoC,GuH,ChenJ,etal.Alarge-scaleGPU-acceleratedparallelimplementationofKirchhoffseismicprestacktimemigration[J].JournalofComputationalPhysics,2020,405:109183.[5]HouB,ChenJ,ZhangQ,etal.GPU-acceleratedscalable