摘要：本文主要从计算机在勘探中的应用情况出发，并选择其中的平行计算机技术来分析其处理原理以及流程步骤。
关键词：并行；计算机；地震数据、应用
前言
地球物理勘探科学计算中涵概了多种数学物理计算方法，仅仅基本地震勘探数据处理一项就包含了反褶积、数理统计静校正计算、动校正叠加和叠后时间域有限差分偏移成像、有限元反演计算、叠前深度偏移等。这些抽象算法具有一般性，且适用于其他应用领域，从而使油气勘探领域并行计算的研究成果在某种意义下可以延伸到其他科学计算应用领域。
随着科学技术的进步和社会生产力的发展，尤其是网络应用和网络服务的发展，提出了许多复杂的问题，这些问题不仅计算量大，而且处理的数据规模也大，所谓海量计算或海量数据处理。同时随着国民经济的快速发展，越来越多的科研和工程应用部门对大规模科学与工程数值计算提出了挑战性需求，并行计算是满足这些需求和海量数据处理的必要途径。人们在研制新一代计算机的努力中，一个共同的特点就是采用并行技术。增加同一时间间隔内操作数量的技术即所谓并行处理技术；为并行处理所设计的计算机统称之为并行计算机；在并行计算机上求解问题称之为并行计算。并行计算或并行处理追求的目标是提高问题求解的效率。
一、并行计算技术
行处理技术不仅是进一步提高计算机性能的一种重要技术，而且是代表着未来计算机技术的一种发展趋势。并行计算技术已经成为当前计算机科学与应用中的研究热点。
并行处理是信息处理的一种有效形式，它强调对数据元素的并发操作，这些数据元素属于解决一个单一问题的一个或多个进程。并行性主要是指同时性或并发性，并行处理是指对一种相对于串行处理的处理方式，它着重开发计算过程中存在的并发事件。并行性通常划分为作业级、任务级、例行程序或子程序级、循环、迭代级、语句和指令级。作业级的层次高，并行处理粒度粗。粗粒度并行性开发主要采用 MIMD 方式，而细粒度并行性开发则主要采用 SIMD 方式。开发计算机并行性的方法主要有：资源重复、时间重叠和资源共享三种方法并行计算的优点是具有巨大的数值计算和数据处理能力，能够被广泛地应用于国民经济和国防建设。在科技发展中具有深远影响的重大课题，如密码学、石油勘探、地震预测和预报、气候模拟和大范围天气预报、新型武器设计、核武器系统的研究模拟、航空航天飞行器、卫星图像处理、天体和地球科学、实时电影动画系统及虚拟现实系统等等。高性能计算机是并行计算不可缺少的高端计算工具。近 2年来，国内高性能并行计算机的研制水平得到了快速发展。高性能计算机的应用和研究水平是一个国家综合实力的标志之一。
二、地震数据处理流程
自从有了数字记录以来，地震资料处理的例行程序有了发展，处理地震资料分 8个基本阶段，根据通常的应用顺序，它们是预处理、反褶积、共中心点道集、速度分析、动校正和叠加、剩余静校、叠后处理和偏移。
（1）预处理：野外数据是以某种格式按多路方式记录的。预处理还包括道的编辑，噪音道，带有瞬变噪音的道或单频信号都要删除极性反转的道要改正，预处理以后是反褶积。
（2）反褶积：反褶积是通过压缩基本地震子波以提高地震资料的时间分辨率的过程。
（3）共中心点道集：在经过原始信号处理后，数据由炮点-接收点坐标转换为中心点—偏移距坐标，这就是共中心点道集。
（4）速度分析：零偏移距多次覆盖记录除掉能提高信噪比外，还能产生地下速度。
（5）动校正和叠加：速度场用于对 CMP 道集进行动校正信息。
（6）剩余静校：对于某些陆地和浅水工区资料，动校正后的道集中的同相轴不如别的道集中那样平坦。
（7）叠后处理：预测反褶积对压制交混回响或短周期多次波时常有效，并将谱进一步变白。
（8）偏移：偏移使倾斜反射归位到它们真正的地下界面位置，并使绕射波收敛，以显示出诸如断层面之类的地下界面性质的细节。
地震勘探数据处理一般流程如下图
三、地震并行处理框架
以前的地震并行处理模式是在消息传送库（MPL）的基础上面开发的，有两种类型消息传送库可供选择：PVM和MPI。并行虚拟机PVM是一个集成的消息传送库和有关软件工具集合，模拟一个由多个计算机互联构成的、通用灵活的异构并发网络。利用 PVM 建立的一个并行程序，是作为在一组计算机上运行的一组并发进程。
（1）设计
系统设计的目的是面向大规模、高精度并行地震数据处理解释系统的强大计算需求，研发一种可有效支持网络化协作开发、数据并行处理、并行可视化解释集成支撑环境的软件中间件。
（2）服务器命令解析
设计中流程构建器的绘图将在本地机器完成，生成流程的 xml 文件将保存在本地，由本地机发送指令，在服务器上完成流程的编译以及作业的提交。主服务器上安装 mysql，open PBS，Flow Builder，并在端口8000 监听客户机请求。服务器主要工作是将客户机提交的 script 文件编译成可以执行的文件和客户机需要执行的作业提交到机群并作业运行的状态或者结果返回给客户机。
（3）执行流程
启动客户机上生产子系统，首先将提示用户输入用户名和密码，验证通过之后把服务器上 mysql数据库中模块的信息读取到本地。为了在客户机上能方便的构建流程，模块的 mod 文件也保存在 mysql数据库中。用户拖动模块到绘图区，客户端通过网络从服务器上读取模块的 mod 文件。流程结构 xml 文件和版本控制仍然保存在本地。流程提交之后服务器通过 socket 将作业执行的状态或者结果返回给客户机。
结语
根据地震勘探数据处理一般流程，设计了一套基于集群环境下大规模地震数据并行处理系统及可视化分析软件，是当前解决计算机技术在处理地震数据的常用方法。
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论文作者:何文杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/16
标签：反褶积论文; 数据处理论文; 流程论文; 计算机论文; 作业论文; 客户机论文; 数据论文; 《基层建设》2017年第23期论文;