机器学习在地震事件自动检测中的应用综述

很多地震学问题的解决都依赖于地震事件的准确检测,随着计算机软硬件的快速发展,机器学习学科发展迅速,其在地震事件自动检测中的应用在过去几十年被广泛研究,不同的机器学习算法被应用于火山喷发、天然地震等事件的自动检测中.本文介绍了自动检测的经典算法和基于相关性的算法,系统概述了机器学习领域内各种算法在地震事件检测中的应用现状...     

机器学习在地震紧急预警系统震级预估中的应用

地震预警是地震减灾工作的重要途径,而震级预估是整个地震紧急预警系统中重要且较为困难的一个环节.目前,世界上多个国家和地区都已建立了各自的地震预警系统,并且形成了特征频率（τ_p和τ_c等）相关和特征振幅（P_d等）相关的两类震级紧急预警的方法,但各有局限性.本文在已有的方法和理论基础上,运用机器学习算法,将日本KIK和KNET台网从2015年至2017年所记录到的843条地震目录,55426条记录作为全数据集,设计、训练出一套用于常见震级范围的机器学习震级预估模型.与已有方法的预估结果相比,机器学习方法不仅使预估的整体误差和方差下降,同时多台联合评估单一地震事件的截面方差也更低.本研究的结果显示了机器学习算法在震级紧急预估问题上具有较广阔的应用前景,同时也为较为复杂的深度学习类算法框架下端到端模型提供了实践基础和研究可能.

     

机器学习在地震学中的应用进展

理解并预测多尺度、高维度和非线性的地震学现象是一个极具挑战性的科学任务.与日俱增的海量观测数据降低了信息收集和信息解读之间的耦合程度,增加了信息解读的抽象性和不确定性.然而,伴随大数据一同来临的还有人工智能计算机技术——机器学习.机器学习突出的隐式关系提取和复杂任务处理能力推动着研究学者们不断将机器学习的应用推向更广阔的领域.本文介绍了地震学中常用的机器学习算法及其应用范围,讨论了人工智能与地震数据相结合的发展方向.     

基于多源数据的机器学习在地震预测中的研究进展

近年来,机器学习的快速发展在计算机视觉、自然语言处理和数据挖掘等领域取得前所未有的成绩。地震研究学科众多,包括地震学、大地测量学、地球化学、地球电磁学和地质学等,研究产生的多源、复杂、海量数据高度符合机器学习对于训练数据的要求,因此许多学者将机器学习方法引入到地震预测中。本文基于机器学习背景、地震预测应用流程和评价方法等方面,回顾了近年来基于机器学习方法,利用不同学科数据进行地震预测的应用概况和主要进展,并对机器学习在地震预测中的应用进行总结和讨论。     

基于机器学习的地震预测研究进展综述

<正>1研究背景地震预测是世界性的科学难题,其困难之处,一方面是涉及地震前兆的地球物理观测基本属于远离震源地方的地表观测,所观测物理量除可能的地震孕育信息外,更多的是与环境、路径、干扰等有关的信息;另一方面是对地震孕震机理尚无清晰认识,即地震预测的理论问题远未解决。由此,也导致地震预测目前基本停留在基于观测资料的现象类比和统计分析层面。近几十年来,人工智能技术和应用飞速发展,如计算机视觉、图像识别、时间序列分析、异常检测、生物医学等应用行业的成功经验表明,在理论问题未解决之前,人工智能技术对识别未知特性、发现系统隐含规律、解决实际问题等作用巨大。     

灰色预测系统在唐山地震前兆数据处理中的应用

本文应用灰色预测系统GM(1,1)模型,对宝坻等四个台唐山地震前地电、水化、水位、形变等手段的月均值资料进行了处理。结果表明:宝坻地电、管庄水氡、宁河俵口水位及牛口峪定点水准都出现了不同程度的震前异常变化,从而证明了灰色预测系统在地震前兆数据的处理中有着一定的应用价值。     

地震活动性震级结构和前兆特征分析及其在地震预测中的应用

研究中小地震活动特征 ,探讨其物理意义及其与强震的关系是一个引起广泛关注、具有重要理论意义和应用价值的研究方向。本文以判定中长期大陆强震的发生地点为目标 ,强调从中小地震活动性图像提取前兆信息的方法应具有可重复性 ,前兆特征应较为稳定且有一定的物理意义 ,并要求选取的前兆应以尽量大的比率对应强震 ;依据该前兆划定的强震危险区的范围应尽可能地小。根据上述研究目标和要求 ,本文确立了中小地震活动性图像定量、全时空扫描和分震级处理的原则。强调使用定量方法处理中小地震活动性图像 ,目的是使这一工作具有可重复性 ;全时空…     

人工智能技术在地震减灾应用中的研究进展

近年来人工智能(AI)技术的迅猛发展,引领了包括地震减灾在内的众多科技领域的前沿.为反映和描述当前人工智能技术的引入和促进地震减灾科技发展的全貌,本文系统整理和回顾了近10年来已发表的相关文献,解读了其在地震监测预警、地震预测、风险防治、应急处置与风险管理四个方面取得的主要技术进展,具体包括事件检测、震源参数测定、事件...     

对当前地震预报现状的思考

文章对影响地震准确预报的构造地震成因、宏观和微观前兆以及观测仪器等因素进行了论述,粗浅地分析了目前地震预报成功率低的原因。并进一步提出了相应的改进建议。     

统计预测、经验预测、物理预测——近期国际地震预测预报研究的启示

从"统计预测"、"经验预测"、"物理预测"的角度讨论了世纪之交地震预测预报研究的国际进展。"统计预测"包括地震预测预报方法的统计检验、"统计地震学",以及统计物理在地震预测预报中的应用;"经验预测"包括搜索可能的前兆异常的尝试、建立将可能的前兆异常现象与地震孕育过程联系起来的简单模型、发现对地震预测预报研究具有重要意义的新现象,以及地球介质变化的动态监测试验;"物理预测"包括地震孕育和发生的物理模型、地震断层带性质的观测和实验研究,以及对震源的直接探测和钻探。讨论了"统计预测"、"经验预测"、"物理预测"之间的关系,对"把经验预测或统计预测变成物理预测"的发展战略提出质疑。     

重力观测地震预测应用研究

通过强震震例阐述了重力观测在地震预测中的作用,分析了强震震间期与同震及震后重力场变化特征、区域重力场变化及其与强震活动的关系。强震前区域重力场出现大范围的有序性变化,震源区附近产生与地震孕育发生有关的局部重力异常区,并沿区域主要发震构造断裂带出现显著的重力变化梯度带;强震一般发生在重力变化高梯度带转弯附近或重力变化四象限分布特征中心附近;重力场动态变化图像能够较清晰地反映强震孕育、发展、调整过程的重力变化信息,并基于震例提出了强震震前重力变化的“场-源-带”基本模式。最后,提出我国重力监测预报发展中仍存在的问题,并对利用重力监测资料开展地震预测预报研究进行了展望。     

Earthquake Prediction Research in China

1 .ＥＳＴＡＢＬＩＳＨＭＥＮＴＯＦＡＭＵＬＴＩ ＤＩＳＣＩＰＬＩＮＡＲＹＳＹＳＴＥＭＦＯＲＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥＳＡＮＤＰＲＥＣＵＲＳＯＲＳ　　Ａｍｕｌｔｉ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｓｅｔｕｐｔｏｍｏｎｉｔｏｒｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓａｎｄｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓｓｏａｓｔｏｐｒｏ ｖｉｄｅａｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅｂａｓｅｆｏｒｅａｒｔｈｑｕａｋｅｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ .Ｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆａｍｕｌｔｉ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｆｏ…     

单台电磁波异常与地震短临预报的研究

对河南省濮阳市地震台电磁波的观测资料进行了研究,总结了其异常变化特征。结果表明电磁波观测作为一种地震前兆短临观测项目,在地震短临预报中具有较好的效果     

帕克菲尔德地震预报实验场:2004年6级地震及其对地震物理和地震预测研究的影响

介绍了美国中加州帕克菲尔德(Parkfield)地震预报实验场的建设、运行和试验场工作期间发生的2004年6级地震的情况.着重阐述了在实验场20多年的地震预测研究中遇到的一系列科学同题以及一些新的认识.这些科学认识包括:对活动构造破裂分段的研究是地震长期预测的基础;无震滑动是地震预测中的一大难点和障碍;地震复发模型具有的相当大的不确定性且在预测应用上有很大的局限性;地震前兆的复杂性、差异性及其对地震预测中常用原则--前兆异常重现性和相似性的挑战等.这些认识对地震预测研究与实验场建设有一定的启示意义.     

支持向量机在地震综合预测中的初步应用

统计学习理论是一种专门研究小样本情况下机器学习规律的理论,在其基础上发展的支持向量机学习方法能较好地解决小样本、非线性、高维数、局部极小点等实际问题,并已在函数逼近、模式识别、信号处理、时间序列分析和预测等领域得到了广泛应用.本文将支持向量机方法引入具有非线性特征和复杂孕震系统的地震综合预测领域,以华北地区(30°～42°E,108°～125°N)为例,基于地震活动参数研究从有限的地震样本中挖掘更多有效的地震信息,探索地震统计综合预测的新途径.     

Comprehensive Approaches to Earthquake Prediction

There may be various anomalies from fields of multi-discipline before large earthquakes, including seismological anomalies and the anomalous changes in crustal deformation, underground fluids, geochemistry, geomagnetic fields, ground resistivity, etc. Precursors of a single discipline only reflect the process of earthquake preparation from one aspect. Only when various precursors from multi-disciplined fields are put into a unified process of earthquake preparation can the process be understood and identified comprehensively. The comprehensive methods used in earthquake prediction are outlined in this paper. The relationship that the forthcoming main shock bears with the precursory features such as the time-space distribution, the order of the precursors, etc. is analyzed. Research shows that a few of the main shocks can be predicted with the comprehensive methods to some extent.     

地震前兆检验的地球动力学问题对地震预测问题争论的评述(之三)

地震前兆的效能检验问题既是地震预测研究中的一个基本问题，也是近年来围绕地震预测问题的一个争论焦点。传统的地震预测研究中关于地震前兆机理的一个基本假定，即地震前兆来自地震孕育过程中应力场的某种变化，与传统的地震前兆检验方案，即针对“异常”信息统计与地震之间的“对应”情况，并进行统计显著性检验，存在一个内在的逻辑矛盾。地震前兆的检验不是一个简单的统计问题，而是一个地球动力学问题，不考虑地球动力学的地震前兆检验是没有意义的，由此得到的检验结果则可能对相关研究造成误导。