空间天气海量数据可视化

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随着计算机在生产、生活中的各个领域的渗透、普及,计算机所产生的数据也越来越复杂、数据量也越来越大,针对海量数据的处理也逐渐成为当今的焦点,可视化技术正是其中之一。可视化技术对理解和研究海量数据无疑起到了极大的作用,近十几年来,可视化技术蓬勃发展,其中科学计算可视化是其中一个重要的组成部分,也是其中的难点和热点。科学计算可视化技术在空间天气领域的应用,在帮助科研人员从数值模型和观测设备产生的海量数据中发现规律、做出决策中起到极大的作用。本文将科学计算可视化技术应用于空间天气领域,实现空间天气海量数据的可视化。本文首先改进并实现了一个空间天气领域传统的科学计算可视化方案,提高可视化处的针对性,提高软件的执行效率,方便科研人员操作,然后针对可视化现状中的种种不足又提出两种解决方案,一种是基于MPI的即时可视化方案,一种是基于ZeroMQ消息队列的B/S架构的并行可视化方案。基于MPI的即时可视化方案,以VTK为核心图形库,通过进程间的阻塞通信方式,实现了模型计算与可视化的并行,从而提高了可视化的效率。基于ZeroMQ的即时可视化方案则以TVTK为核心图形库进行渲染,区别于MPI并行方式,此方案利用ZeroMQ的消息队列,实现了模型计算和可视化的非阻塞通信,从而实现了SIP-CESE模型的即时可视化,大大提高可视化的时效性。最后本文对三种可视化方式的执行方式进行对比分析,得出如下结论:改进的传统可视化方案效率最低,基于MPI的即时可视化方案效率较好,基于ZeroMQ的即时可视化方案是最理想的即时可视化方式,效率最高,最实用。
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