基于PC集群矿山海量空间数据并行处理与可视化

论文摘要

大规模矿山建模的精细程度是评价数字矿山模型的一个重要指标。进行矿山三维精细建模,以及在此模型数据上进行地质统计与空间分析,如地质储量计算、采矿最优化分析、虚拟采矿仿真等,都涉及到三维海量空间数据。由于数据量巨大,难以在普通PC机上进行程序运算。近几年来PC集群技术的不断成熟提供了一种廉价而又强大的并行环境。本文将并行技术引入数字矿山,首先,通过对PC集群技术的研究在实验室环境下搭建了一个面向数字矿山的PC集群环境；然后,基于所搭建的PC集群环境进行了矿山三维海量空间数据并行处理研究和矿山三维精细模型并行可视化研究；并在上述研究的基础上,开发实现三维地质体快速海量Voxel化的并行计算系统以及矿山三维海量数据的并行显示系统。研究表明,PC集群是一种经济、高效的数字矿山并行处理与可视化环境。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 并行计算硬件环境
• 1.2.2 并行程序设计模型
• 1.2.3 并行三维图形绘制
• 1.3 本文研究内容和章节安排
• 第2章 理论与技术基础
• 2.1 并行编程相关理论算法
• 2.1.1 并行编程模型
• 2.1.2 并行程序设计思路
• 2.1.4 并行处理中的负载平衡
• 2.2 并行程序开发工具
• 2.2.1 MPI简介
• 2.2.2 Chromium简介
• 2.3 矿山三维可视化建模
• 2.3.1 三维空间构模方法
• 2.3.2 基于GTP的矿山三维地学构模
• 2.3.3 矿山精细三维建模
• 2.4 本章小结
• 第3章 面向数字矿山的PC集群搭建
• 3.1 PC集群简介
• 3.1.1 PC集群系统定义和发展
• 3.1.2 PC集群的特点与优势
• 3.2 面向数字矿山的PC集群搭建
• 3.2.1 硬件选择及搭建设计
• 3.2.2 集群操作系统选择及安装
• 3.2.3 并行开发环境的安装
• 3.3 本章总结
• 第4章 数字矿山海量数据并行处理
• 4.1 三维地质体快速海量Voxel化并行计算
• 4.1.1 算法原理
• 4.1.2 算法实现
• 4.1.3 算法测试与分析
• 4.1.4 精确储量计算
• 4.2 本章小结
• 第5章 并行环境下数字矿山三维可视化
• 5.1 并行环境下矿山三维海量数据显示
• 5.1.1 矿山精细建模三维海量数据
• 5.1.2 矿山三维海量数据并行显示实现
• 5.1.3 并行环境下矿山三维海量数据显示测试与分析
• 5.2 数字矿山精细模型三维并行高分辨率显示
• 5.2.1 基于PC集群搭建数字矿山高分辨率大屏幕墙
• 5.2.2 数字矿山精细模型三维并行高分辨率显示效果
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文主要研究成果
• 6.2 后期工作和展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间参加的科研项目和发表的论文