• Title/Summary/Keyword: 파동장변환

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KOMPSAT 삼축자력계로부터 관측된 지구자기장 분석

  • 황종선;김성용;이선호;민경덕;김정우
    • Proceedings of the KSEEG Conference
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    • 2003.04a
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    • pp.143-149
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    • 2003
  • 다목적위성 1호(KOMPSAT-1, The first Korea Multi-Purpose Satellite)에 장착된 위성 자세제어용 3축 자력계(TAM, Three-Axis Magnetometer)로부터 2000년 6월 19일에서 21일 사이에 측정된 지구자기장을 분석하였다. TAM Telemetry 값을 지구관성좌표계에서 지구고정좌표계로 우선 변환시킨 후에 다시 구면좌표계로 변환하여 자료를 처리하였다. 지구자기장의 영향 이외의 위성내의 유도 전류나 온도변화로 인한 에러, 태양풍의 영향 등을 제거하였고 태양에 의한 영향을 제거하기 위해 제도를 지방시에 따라 상승 및 하강과 두 그룹으로 나눈 후 파동수대비법을 이용해 두 그룹 사이에 서로 역으로 대비되는 (inversely-correlated) 성분을 제거하였다. 측선 잡음을 제거하기 위하여 파동수 영역에서 Quadrant Swapping법을 도입하였고, 이로부터 연구 기간 중 최종적인 지구자기장을 추출하였다. KOMSAT TAM 으로부터 추출된 자기장의 주성분(corefield)을 동일 기간 중 KOMSAT과 유사한 고도에서 지구자기장 관측을 전문적으로 수행한 Ørsted 위성 관측값과 비교한 결과 이들 사이의 상관계수는 0.97로 매우 높게 나타났다 위성 자세보정용 자력계로 부터 관측된 자기장으로부터 신뢰도 있는 주성분 추출이 가능해짐에 따라 이로부터 전지구 구면조화계수를 유도할 경우 지구자기장 전문 관측위성이 존재하지 않는 기간 및 고도에 대한 자기장 연구가 가능하다.

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Electromagnetic Traveltime Tomography with Wavefield Transformation (파동장 변환을 이용한 전자탐사 주시 토모그래피)

  • Lee, Tae-Jong;Suh, Jung-Hee;Shin, Chang-Soo
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.2 no.1
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    • pp.17-25
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    • 1999
  • A traveltime tomography has been carried out by transforming electromagnetic data in frequency domain to wave-like domain. The transform uniquely relates a field satisfying a diffusion equation to an integral of the corresponding wavefield. But direct transform of frequency domain magnetic fields to wave-field domain is ill-posed problem because the kernel of the integral transform is highly damped. In this study, instead of solving such an unstable problem, it is assumed that wave-fields in transformed domain can be approximated by sum of ray series. And for further simplicity, reflection and refraction energy compared to that of direct wave is weak enough to be neglected. Then first arrival can be approximated by calculating the traveltime of direct wave only. But these assumptions are valid when the conductivity contrast between background medium and the target anomalous body is low enough. So this approach can only be applied to the models with low conductivity contrast. To verify the algorithm, traveltime calculated by this approach was compared to that of direct transform method and exact traveltime, calculated analytically, for homogeneous whole space. The error in first arrival picked by this study was less than that of direct transformation method, especially when the number of frequency samples is less than 10, or when the data are noisy. Layered earth model with varying conductivity contrasts and inclined dyke model have been successfully imaged by applying nonlinear traveltime tomography in 30 iterations within three CPU minutes on a IBM Pentium Pro 200 MHz.

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On parallel computation for 3-d analysis of flow/wave field (3차원 유동/파동장 해석을 위한 병렬계산에 관한 고찰)

  • Lee, Woo-Dong;Hur, Dong-Soo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2019.05a
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    • pp.88-88
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    • 2019
  • 컴퓨터 성능향상과 수치해석기법의 발달로 인해 Navier-Stokes 방정식에 기초한 수치모델을 활용한 3차원 유동/파동장 해석이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 아직까지 Navier-Stokes 방정식 모델의 계산부하를 PC에서 소화하기에는 무리가 따른다. 게다가 실험실 스케일을 벗어나, 실제 현장을 계산영역으로 설정할 경우에는 계산량이 엄청나게 증가하게 된다. 이것을 극복하기 위해서는 반듯이 병렬계산을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 계산부하가 큰 Navier-Stokes 방정식 기반의 3차원 수치모델 LES-WASS-3D를 활용한 대용량 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 3차원 정밀 또는 광역의 유동/파동장 해석에 있어서 병렬계산체계의 성능과 적용성을 검토한다. 현재 보급되고 있는 PC들은 모두 멀티프로세서가 장착됨으로 손쉽게 병렬계산을 수행할 수 있다. 그러나 정밀 또는 광역해석을 위해서는 대용량 병렬계산 컴퓨터가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 보조프로세서를 장착한 공유메모리 환경의 고성능 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 포트란 기반의 순차코드로 구축된 기존 3차원 Navier-Stokes 방정식 모델 LES-WASS- 3D를 병렬코드로 변환한다. 병렬계산 성능 및 적용성을 검토하기 위한 수치해석을 수행한다. 이상의 과정을 통해 본 연구에서 구축한 병렬계산체계의 성능 및 적용성을 확인할 수 있었다. 그리고 3차원 유동/파동장 해석에 있어서 정확도 향상뿐 아니라, 계산영역을 확장할 수 있는 계기가 마련되었다. 또한 유동/파동 해석보다 많은 계산시간이 필요한 지형변동 해석에도 충분히 적용될 수 있다고 판단된다.

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Wave Interpretation of Forced Vibration of Finite Cylindrical Shells (탄성파를 이용한 유한 원통셸의 강제진동 해석)

  • 길현권
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.18 no.2
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    • pp.83-89
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    • 1999
  • The forced vibration of a finite cylindrical shell has been analyzed from an elastic wave viewpoint. The displacement vector is used to formulate the vibration field, that is regarded as a superposition of disturbances due to elastic waves propagating on the shell. The reflection matrix is also used in the formulation of the vibration field, that is easily derived in the present approach. It allows one to easily identify the wave conversion of elastic waves at the ends of the shell. The present approach is used to predict the vibration field of the cylindrical shell with free-free boundary conditions. The contribution of each type of elastic waves into the vibration field was identified, and the wave conversion at the ends of the shell was observed. Those results showed that the present approach can be effectively used to analyze the forced vibration of the cylindrical shell from an elastic wave viewpoint.

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Parallelizing 3D Frequency-domain Acoustic Wave Propagation Modeling using a Xeon Phi Coprocessor (제온 파이 보조 프로세서를 이용한 3차원 주파수 영역 음향파 파동 전파 모델링 병렬화)

  • Ryu, Donghyun;Jo, Sang Hoon;Ha, Wansoo
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.20 no.3
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    • pp.129-136
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    • 2017
  • 3D seismic data processing methods such as full waveform inversion or reverse-time migration require 3D wave propagation modeling and heavy calculations. We compared efficiency and accuracy of a Xeon Phi coprocessor to those of a high-end server CPU using 3D frequency-domain wave propagation modeling. We adopted the OpenMP parallel programming to the time-domain finite difference algorithm by considering the characteristics of the Xeon Phi coprocessors. We applied the Fourier transform using a running-integration to obtain the frequency-domain wavefield. A numerical test on frequency-domain wavefield modeling was performed using the 3D SEG/EAGE salt velocity model. Consequently, we could obtain an accurate frequency-domain wavefield and attain a 1.44x speedup using the Xeon Phi coprocessor compared to the CPU.

불균일 전자 밀도 및 중성 대기 효과를 고려한 전리층 모델에서의 전파 전파과정

  • Lee, Jae-Hyeong;Lee, Dong-Hun
    • Bulletin of the Korean Space Science Society
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    • 2009.10a
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    • pp.39.1-39.1
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    • 2009
  • 중성입자가 함께 존재하는 불균일한 플라즈마 내로 입사하는 전파들은 플라즈마의 전자 밀도와 전자-중성입자 충돌에 의해 영향을 받게 된다. 특히 전자들의 운동이 중요한 높은 주파수 파동들은 상위 혼합 공명(Upper Hybrid Resonance)과 주변 자기장 현상에 의한 파동 모드 변환(mode conversion)으로 전파의 성질이 변하게 된다. 그리고 전자-중성입자에 의한 충돌은 에너지의 감쇄 등의 영향을 미치게 된다. 이러한 조건을 모두 고려한 유체 수치 모델을 이용하여 지구의 전리층이나 약한 자기권을 가지고 있는 행성 대기와 같이 플라즈마와 중성입자가 섞여있는 매질에서의 전자기파 파동의 특성을 조사하였다. 주파수, 중성대기 밀도 및 입사 각도에 따라 파동의 공명 흡수량과 감쇄량을 각각 알아본다.

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Three-dimensional Wave Propagation Modeling using OpenACC and GPU (OpenACC와 GPU를 이용한 3차원 파동 전파 모델링)

  • Kim, Ahreum;Lee, Jongwoo;Ha, Wansoo
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.20 no.2
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    • pp.72-77
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    • 2017
  • We calculated 3D frequency- and Laplace-domain wavefields using time-domain modeling and Fourier transform or Laplace transform. We adopted OpenACC and GPU for an efficient parallel calculation. The OpenACC makes it easy to use GPU accelerators by adding directives in conventional C, C++, and Fortran programming languages. Accordingly, one doesn't have to learn new GPGPU programming languages such as CUDA or OpenCL to use GPU. An OpenACC program allocates GPU memory, transfers data between the host CPU and GPU devices and performs GPU operations automatically or following user-defined directives. We compared performance of 3D wave propagation modeling programs using OpenACC and GPU to that using single-core CPU through numerical tests. Results using a homogeneous model and the SEG/EAGE salt model show that the OpenACC programs are approximately 53 and 30 times faster than those using single-core CPU.

Numerical studies of information about elastic parameter sets in non-linear elastic wavefield inversion schemes (비선형 탄성파 파동장 역산 방법에서 탄성파 변수 세트에 관한 정보의 수치적 연구)

  • Sakai, Akio
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.10 no.1
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    • pp.1-18
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    • 2007
  • Non-linear elastic wavefield inversion is a powerful method for estimating elastic parameters for physical constraints that determine subsurface rock and properties. Here, I introduce six elastic-wave velocity models by reconstructing elastic-wave velocity variations from real data and a 2D elastic-wave velocity model. Reflection seismic data information is often decoupled into short and long wavelength components. The local search method has difficulty in estimating the longer wavelength velocity if the starting model is far from the true model, and source frequencies are then changed from lower to higher bands (as in the 'frequency-cascade scheme') to estimate model elastic parameters. Elastic parameters are inverted at each inversion step ('simultaneous mode') with a starting model of linear P- and S-wave velocity trends with depth. Elastic parameters are also derived by inversion in three other modes - using a P- and S-wave velocity basis $('V_P\;V_S\;mode')$; P-impedance and Poisson's ratio basis $('I_P\;Poisson\;mode')$; and P- and S-impedance $('I_P\;I_S\;mode')$. Density values are updated at each elastic inversion step under three assumptions in each mode. By evaluating the accuracy of the inversion for each parameter set for elastic models, it can be concluded that there is no specific difference between the inversion results for the $V_P\;V_S$ mode and the $I_P$ Poisson mode. The same conclusion is expected for the $I_P\;I_S$ mode, too. This gives us a sound basis for full wavelength elastic wavefield inversion.

Analysis of Geomagnetic Field measured from KOMPSAT-1 Three-Axis Magnetometer (다목적위성 삼축자력계로부터 관측된 지구자기장에 관한 연구)

  • 김정우;황종선;김성용;이선호;민경덕;김형래
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.37 no.4
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    • pp.401-411
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    • 2004
  • The Earth's total magnetic field was calculated from on board TAM(Three-Axis Magnetometer) observations of KOMPSAT-1 satellite between June 19th and 21st, 2000. The TAM's telemetry data were transformed from ECI(Earth-Centered Inertial Frame) to ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed Frame) and then to spherical coordination. Self-induced field from the satellite bus were removed by the symmetric nature of the magnetic field. The 2-D wavenumber correlation filtering and quadrant-swapping method were applied to eliminate the dynamic components and track-line noise. To test the validity of the TAM's geomagnetic field, ${\phi}$rsted satellite's magnetic model and IGRF2000 model were used for statistical comparison. The correlation coefficients between KOMPSAT-1/${\phi}$rsted and KOMPSAT-1/IGRF2000 models are 0.97 and 0.96, respectively. The global spherical harmonic coeffi-cient was then calculated from the KOMPSAT-1 data degree and order of up to 19 and compared with those from IGRF2000, $\phi$rsted, and CHAMP models. The KOMPSAT-1 model was found to be stable to degree & order of up to 5 and it can give new information for the low frequency components of the global geomagtic field.