مصطفی علامه زاده
-
یکی از مهم ترین ویژگی ها در سری های زمانی زمین لرزه، تعیین میزان همبستگی هایی است که بین زمین لرزه ها در یک منطقه خاص وجود دارد. این مقاله به برآورد همبستگی ها در سری های زمانی مستخرج از داده های زمین لرزه کالیفرنیا، که طی سال های 2002 تا 2016 رخ داده اند، می پردازد. داده ها از 1 جمع آوری شده اند. میزان همبستگی ها یا حافظه دور برد سری زمانی، توسط پارامتر هرست وابسته به زمان، ، و به صورت موضعی، اندازه گیری می شود. پارامتر هرست را به کمک الگوریتم میانگین متحرک روند زدا یا به اختصار ، برآورد می کنیم. دلیل استفاده از این روش برآورد، توجه به ساختار مقیاس پایایی زمین لرزه ها و همچنین نوسانات پارامتر هرست نسبت به زمان است. جهت ارزیابی دقت این روش، ابتدا پارامتر هرست را در داده های شبیه سازی شده برآورد می کنیم و میانگین مربعات خطا را، به عنوان ملاکی از دقت روش، به دست می آوریم. سپس را جهت تعیین میزان تغییرات و همبستگی بین زمین لرزه های متوالی، در داده های زمین لرزه کالیفرنیا، محاسبه می کنیم. در مواجهه با داده های زمین لرزه، مشاهده می کنیم که پارامتر هرست، دارای تغییرات قابل توجهی نسبت به زمان است درصورتی که در داده های شبیه سازی شده، این میزان تغییرات دیده نمی شود. از مزایای روش ، این است که در این روش به هیچ گونه فرض توزیعی از متغیرهای تصادفی، نیاز نداریم. به علاوه، این روش، برتری قابل توجهی نسبت به روش های موجک و طیف توان با مرتبه بالا دارد که بر اساس تبدیل لژاندر یا فوریه از گشتاورهای مرتبه محاسبه می شوند. با به کارگیری این روش برآورد در داده های زمین لرزه کالیفرنیا، ملاحظه می شود که مقدار بین 4/0 و 6/0 نوسان می کند. در مواردی که مقدار پارامتر از 5/0 بیشتر است، نشان دهنده ی وجود همبستگی دوربرد به مقدار کم است و مقادیر پارامتر هرست کمتر از 5/0 بیانگر عدم همبستگی بین مشاهدات متوالی است.
کلید واژگان: برآورد پارامتر هرست وابسته به زمان, روش میانگین متحرک روند زدا, داده های زمین لرزه کالیفرنیاIn this paper, the dynamics of the seismic activity and fractal structures in magnitude time series of Sarpol-e Zahab earthquakes are investigated. In this case, the dynamics of the seismic activity is analyzed through the evolution of the scaling parameter so-called Hurst exponent. By estimating the Hurst parameter, we can investigate how the consecutive earthquakes are related. It has been observed that more than one scaling exponent is needed to account for the scaling properties of earthquake time series. Therefore, the influence of different time-scales on the dynamics of earthquakes is measured by decomposing the seismic time series into simple oscillations associated with distinct time-scales. To this end, the Empirical Mode Decomposition (EMD) method was used to estimate the locally long-term persistence signature derived from the Hurst exponent. As a result, the time dependent Hurst exponent, H(t), was estimated and all values of H>0.5 was obtained, indicating that a long-term memory exists in earthquake time series. The main contribution of this paper is estimating H(t) locally for different time-scales and investigating the long-memory behavior that exists in the non-stationary multifractal time-series. The time-dependent scaling properties of earthquake time series are associated with the relative weights of the amplitudes at characteristic frequencies. The superiority of the method is the simplicity and the accuracy in estimating the Hurst exponent of earthquakes in each time, without any assumption on the probability distribution of the time series. We investigated the negative and positive autocorrelations that exist between consecutive seismic activities by estimating the time-dependent Hurst parameter, H * (t). To this end, the empirical mode decomposition and the Hilbert-Huang transform are applied. Using this method, the seismic activities are studied locally, and the autocorrelation between consecutive earthquakes are estimated in each time. We have investigated the superiority of the estimator by simulation. Furthermore, the method is applied in estimating H * (t) of earthquakes occurred in Sarpol-e Zahab during November 12, 2017 to January 20, 2018. By estimating the Hurst parameter locally, and considering the values of H * (t) that are greater than 0.5, we identify that the long memory behavior exist in consecutive earthquakes during 25/11/2017 and 13/1/2018. It is also seen that, in spite of small values of H * (t) for some times, which shows the stochastic behavior in earthquakes, the local Hurst parameters are tending to be greater than 0.5, and after this patterns, a peak in magnitude is seen. This paper shows that the combination of the EMD and its associated Hilbert spectral analysis offers a powerful tool to uncover the time-dependent scaling patterns of consecutive seismic activities data. In this paper, we investigate the long-range correlations and trends between consecutive earthquakes by means of the scaling parameter so-called locally Hurst parameter, H(t), and examine its variations in time, to find a specific pattern that exists between foreshocks, main shock and the aftershocks. The long-range correlations are usually detected by calculating a constant Hurst parameter. However, the multi-fractal structure of earthquakes caused that more than one scaling exponent is needed to account for the scaling properties of such processes. Thus, in this paper, we consider the time-dependent Hurst exponent, to realize scale variations in trend and correlations between consecutive seismic activities, for all times. We apply the Hilbert-Huang transform to estimate H(t) for the time series extracted from seismic activities occurred in Iran. The superiority of the method is discovering some specific hidden patterns that exist between consecutive earthquakes by studying the trend and variations of H(t). Estimating H(t) only as a measure of dependency may lead to misleading results, but using this method, the trend and variations of the parameter is studying to discover hidden dependencies between consecutive earthquakes. Recognizing such dependency patterns can help us in prediction of mainshocks.
Keywords: Hilbert Spectral Analysis, Hurst Parameter, Time-Dependent Scaling, Estimating -
اخیرا پیشرفت های موجود در روش های تحلیل خوشه های پرخطر داده های زلزله، امکان ارزیابی مکان های پرخطر لرزه ای را با دقت بالا توسط روش های تحلیل گرافی به وجود آورده اند. مطالعات نشان می دهد که علاوه بر شکل گیری خوشه های پرخطر لرزه ای، زمین شبکه ای پیچیده از زیر خوشه های متصل به هم قبل از یک زمین لرزه بزرگ را فراهم می آورد. در این تحقیق از معیاری مبتنی بر کاپولا1 برای مطالعه ی خوشه های زلزله ها استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده ی برتری این معیار نسبت به معیارهایی همانند شبکه های عصبی مصنوعی است. ارزیابی آماری کلی بر رویدادها و کاتالوگ زلزله های منطقه می تواند اطلاعاتی جدید از الگوهای مکانی زمین لرزه های مورد مطالعه یا خوشه هایی که نقش بیشتر و مهم تری در وقوع رخداد دارند را فراهم آورد. یکی از ابزارهای موثر در بررسی تغییرات توالی های لرزه ای، مطالعه الگوی لرزه خیزی است. بررسی تغییرات پارامترهای لرزه ای در زمان بیان کننده ی توزیع غیر یکنواخت وقایع لرزه ای در زمان است. پیش نشانگرهای لرزه ای نیز یکی از مهم ترین مقوله ها در بررسی الگوی لرزه خیزی به شمار می روند. الگوی وقوع زمین لرزه ها در گذشته می تواند اطلاعات خوبی در زمینه وقوع زمین لرزه های احتمالی آینده در اختیار ما قرار دهد. در سال های اخیر بررسی الگوی لرزه خیزی جایگاه ویژه ای یافته است. روش های متعددی به منظور بررسی الگوی لرزه خیزی در مناطق مختلف مورد استفاده قرار گرفته است که از جمله این روش ها می توان روش های فرکتالی، pi، تجزیه وتحلیل مولفه های اصلی، k-means و... اشاره کرد. این الگوریتم ها می تواند دوره های آرامش لرزه را شناسایی کند. در این تحقیق برای تعیین آنومالی های قبل از وقوع زمین لرزه از معیاری استفاده شده است که پایداری بیشتری دارد و عملکرد آن در بررسی سیستم های غیرخطی مشابه زمین بهتر است. این معیار مبتنی بر کاپولا می باشد. کاپولاها خود توابعی هستند که توابع توزیع توام و توزیع های حاشیه ای را به یکدیگر مرتبط می سازند.کلید واژگان: تشخیص الگو, الگوی دونات, مدل سازی کاپولا, پیشیابی زلزله
-
در این پژوهش برای بررسی تغییرات زمانی الگوی لرزه خیزی در کمربند چین خورده- رانده زاگرس از الگوریتم شرایدر استفاده شد. این الگوریتم برای بررسی آرامش لرزه ای در مناطق مختلف به کار می رود. به همین منظور چهار زمین لرزه با بزرگای 6Mw≥ که اخیرا در زاگرس به وقوع پیوسته اند مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی تغییرات زمانی لرزه-خیزی علاوه بر نمودار پیچش زمانی ((k)T)، نمودارهای بزرگی- زمان، فراوانی زمین لرزه ها- زمان و مکان- زمان نیز ترسیم گردید. نتایج نشان می-دهد که پیش از وقوع زمین لرزه های 2006 سیلاخور و 2014 مورموری که در بخش شمال غربی زاگرس رخ داده اند، الگوی پیش نشانگر دونات دیده می شود. قبل از زمین لرزه های 2013 دشتی و 2005 قشم که هر دو در بخش جنوبی زاگرس به وقوع پیوسته اند، تا چندین سال آرامش لرزه ای مشاهده می شود که با وقوع ناگهانی این زمین لرزه ها خاتمه می یابد. نتایج تجزیه وتحلیل حساسیت نشان داد که پارامترهای هموارسازی الگوریتم شرایدر بر روی خروجی الگوریتم تاثیر بسزایی داشته و باید با دقت انتخاب شوند. نتایج این تحقیق نشان داد که الگوریتم شرایدر به دلیل استفاده هوشمندانه از پارامتر زمان (t) توانایی نمایش پیش نشانگر آرامش-لرزه ای پیش از وقوع زمین لرزه های بزرگ را دارد.کلید واژگان: زاگرس, الگوریتم شرایدار, الگوی لرزه خیزی, آرامش لرزه ایSeismicity pattern studies are one of the effective tools in the interpretation of variation in seismic sequence. The study of variations of seismicity parameters as a function of time indicates that the temporal distribution of events is not uniform, and these parameters can give quantitative information about the seismic patterns of different regions. In this research, to investigate temporal variations of seismicity pattern in the Zagros fold and thrust belt, the Schreider algorithm is applied. This algorithm that introduced by Schreider (1990) to detect seismic quiescence has been used in different parts of the world. For this purpose, four earthquakes with Mw≥6 that have recently been occurred in Zagros have been studied. At first, a complete catalogue from the period of 2000 to 2017 within a circular area has been selected. Then, the catalogues are homogenized to ML and the Minimum magnitude of completeness are computed (Mc=3.4). To perform Schreider algorithm, the time between consecutive earthquakes ( ) should be calculated. The smoothness procedure is used to evaluate a convolution function of . The smoothness of this function is done by Gaussian function. In the R radius, smoothness parameter (s) has controlled the extent of surrounding earthquakes to detect smooth values. The kth seismic event is related with the temporal convolution T(k) that decrease and increase indicate seismic activity or low seismic activity, respectively. The numbers of earthquakes that are located in the nearest distance to main shock determine the l parameter. The value of l is determined when the function f(n,s) is approximately zero. Therefore, the function T(k) depends on the s and l parameters. To investigate temporal variations of seismicity, in addition to the temporal convolution (T(k)) plot the magnitude-time, number-time and space-time plots have drawn. The results show that before the 2006 Silakhor and 2014 Mormori earthquakes, both of which occurred in the north part of Zagros, the precursory doughnut pattern is seen. Several years before the 2013 Dashti and 2005 Qeshm earthquakes, both of which occurred in the south part of Zagros, the seismic quiescence is seen for which ended with the sudden occurrence of these earthquakes. The result of sensitivity analysis showed that smoothing parameters of Schreider algorithm have a significant influence on the algorithm outcomes, and these parameters should be selected with more accuracy. The results of this paper show that Schreider algorithm can demonstrate precursory seismic quiescence before the occurrence of large earthquakes due to the intelligent usage of t parameter.Keywords: Schreider Algorithm, Zagros Fold, Thrust Belt, Doughnut, Seismic Patterns, Quiescence
-
در این تحقیق، برای برآورد بیشینه شتاب جنبش نیرومند زمین در یک منطقه، از سه نوع شبکه ی عصبی مصنوعی با الگوریتم های متفاوت استفاده شده است که عبارتند از: شبکه ی عصبی- فازی هم فعال، المان– جردن و پیشخور با الگوریتم پس انتشار خطا. بردارهای ورودی شبکه های عصبی، شامل چهار پارامتری هستند که تاثیرات مهمی در وقوع زمین لرزه در یک منطقه دارند. این پارامترها عبارتند از: بزرگی ممان زلزله، شعاع گسیختگی کانون زلزله، مکانیسم گسل و رده بندی ساختگاه. بردار خروجی نیز فقط یک مولفه دارد: حداکثر شتاب جنبش نیرومند زمین برای یک زمین لرزه رخ داده در یک منطقه که به عنوان خروجی هدف استفاده می شود. پس از انجام آزمایش های مختلف، از میان شبکه های عصبی طراحی شده، شبکه ی عصبی- فازی هم فعال (سی آنفیس) بالاترین ضریب همبستگی خروجی، برابر 82/0 و شبکه پیشخور با الگوریتم پس انتشار خطای عمومی، کمترین ضریب همبستگی 41/0 را نشان می دهد. همچنین شبکه سی آنفیس، کمترین میانگین مربعات خطای 075/0 و شبکه ی پیشخور، بیشترین میانگین مربعات خطای 125/0 را داشته است. در این تحقیق، شبکه عصبی – فازی هم فعال، بهترین شبکه ی عصبی است که می تواند حداکثر دامنه شتاب احتمالی بالاتر از g1 در یک منطقه را برآورد کند.کلید واژگان: بیشینه شتاب جنبش نیرومند زمین, بزرگی ممان زلزله, شبکه پیشخور پس انتشار خطا, رده بندی ساختگاه, شبکه المان- جردنPeak ground acceleration is one of the most important factors that needs to be investigated in order to predict the devastation potential resulting from earthquakes in reconstruction sites. Besides, the maximum level of shaking control is subjected criteria that can be worth considering. In this research, a training algorithm based on gradient descent and Levenberg-Marquart (Train LM) were developed and employed by using strong ground motion records. The Artificial Neural Networks (ANN) algorithm indicated that the fitting between the predicted PGA values by the networks and the observed PGA values were able to yield high correlation coefficients of 0.78 for PGA.
From a deterministic point of view, the determination of the strongest level of shaking that is expected at a site has long been a significant consideration in earthquake engineering. Besides, knowledge of the maximum physically possible ground motions allows a meaningful truncation of the distribution of ground motion residuals, and as a result, leads to falling of the values computed in probabilistic seismic hazard analysis (Strasser and Bommer, 2009).
The peak ground acceleration parameter is often estimated by the attenuation of relationships and by using regression analysis. PGA is one of the most important parameters, often analyzed in studies related to damages caused by earthquakes (Gullo and Ercelebi, 2007). It is mostly estimated by the attenuation of equations and is developed by a regression analysis of powerful motion data.
Kerh and Chaw (2002) used software calculation techniques to remove the lack of certainties in declining relations. They used the mixed gradient training algorithm of Fletcher-Reeves back propagation error (Fletcher and Reeves, 1964). They applied three neural network models with different inputs including epicentric distance, focal depth and magnitude of the earthquakes. These records were trained and then the output results were compared with available nonlinear regression analysis.
In this article, to estimate strong ground motion acceleration component in an area, four artificial neural networks with different algorithms were used, including General Regression Neural Network (GRNN), Nonlinear Auto Regression neural network (NARX), Feed-Forward Back-Propagation error (FFBP) and General Feed-Forward Neural Network (GFFNN). Input vectors of neural networks include four parameters, which have key effects in occurrence of an earthquake in an area. The parameters include magnitude of moment, rupture distance of earthquake center, mechanism of faults, and ranking of site. Output vector has only one component: maximum peak ground acceleration for an earthquake in an area is used as a target output.
After different tests, GRNN network has maximum output correlation coefficient (0.87) and General Feed-forward Back-Propagation error neural network (FFBP) has the least (0.41). Besides, GRNN network had the least mean square error (0/014), and Back-Propagation network had 0.125. In this research, GRNN neural network is the best neural network, which can estimate possible peak acceleration more than 1g in an area.
Artificial neural networks are a set of non-linear optimizer methods which do not need certain mathematical models in order to solve problems. In regression analysis, PGA is calculated as a function of earthquake magnitude, distance from the source of the earthquake to the site under study, local condition of the site and other characteristics that are linked to the earthquake source such as slippery length and reverse, normal or wave propagation. In non-linear regression methods, non-linear relations that exist between input and output parameters are expressed as estimations, through statistical calculations within a specified relationship (Douglas, 2003).Keywords: Maximum Peak Ground Acceleration, Moment Magnitude, General Feed-Forward Neural Network, Ranking of Sites, Elman-Jordan Neural Network -
در این تحقیق برای تعیین بی هنجاری های قبل از وقوع زمین لرزه از شبیه سازی کاتولوگ های زلزله مشابه با استفاده از تابع کاپولا و معیاری مبتنی بر روش مونت کارلو برای مطالعه و شناسایی خوشه های پر خطر زلزله های آینده استفاده شده است. به دلیل غیر یکنواختی کاتالوگ های لرزه خیز ی موجود، با تولید کاتالوگ مصنوعی و روش های مبتنی براستدلال تقر یبی برای پیگیر ی رفتار فرآیندهای پیچیده استفاده شده است. شبیه ساز ی ها یی نظ یر شبکه های عصبی مصنوعی، روش مونت کارلو و بویژه مدلساز ی کاپولا برای تحلیل این الگوها، توز یع لرزه خیز ی آینده درصفحه گسل را برجسته ترخواهد کرد.
کلید واژگان: تابع کاپولا, روش مونت کارلو, تحلیل الگوهای لرزه ایIn this paper an approach is presented to predict the concentration and the trend of seismic pattern and clusters of earthquakes. The method is based on Copulas and artificial Neural Networks that have attractedmuch attention in spatial statistics over the past few years. They are used as a flexible alternative to traditional methods for non- Gaussian spatial modeling and interpolation. This methodology shows how it can be predicted aftershocks distribution in a Bayesian framework by assigning priors to all model parameters. The Gaussian spatial copula model is equivalent to trans-Gaussian kriging with transformation function. A restriction of the Gaussian copula is that it models not only a symmetric but even a radials symmetric dependence, where high and low quartiles have equal dependence properties. Experimental results show that the proposed models are superior to predict and identify seismic risk at high seismicity areas.Keywords: Gaussian Copula, Seismic Pattern, Clustering, Earthquake Forecasting -
پیشرفتهای موجود در روش های تحلیل پیش یابی زلزله ها، امکان ارزیابی مکانهای پر خطر لرزه ای را با دقت زیاد توسط روش های تحلیل گرافی به وجود آورده اند. مطالعات نشان می دهد که علاوه بر شکل گیری خوشه های پر خطر لرزه ای، زمین شبکه ای پیچیده از زیرخوشه های متصل به هم قبل از یک زمین لرزه بزرگ را فراهم می آورد. در این تحقیق، برای مطالعه و شناسایی خوشه های پر خطر زلزله های آینده از معیاری مبتنی بر کاپولا استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده برتری این معیار نسبت به معیارهایی همانند شبکه های عصبی مصنوعی است. ارزیابی آماری رویدادهای موجود در کاتالوگ زمین لرزه های منطقه ای می تواند اطلاعاتی جدید از الگوهای مکانی زمین لرزه های مورد مطالعه یا خوشه هایی که نقش بیشتر و مهمتری در وقوع رخداد دارند را فراهم آورد. در این تحقیق برای تعیین بی هنجاری های قبل از وقوع زمین-لرزه در ناحیه البرز و زاگرس از معیار کاپولا، که پایداری بیشتری نسبت به عوامل محیطی دارد، استفاده شده است و عملکرد آن در یافتن شبیه سازی زمین لرزه های مشابه آتی را نمایان می سازد. این معیار پایداری بیشتری نسبت به نوفه دارد و توانایی بیشتری در تعیین ارتباط درونی بین شبکه مکانی زمین لرزه ها قبل از زلزله اصلی را خواهد داشت.
کلید واژگان: معیار کاپولا, خوشه های لرزه ای, شبکه های پیچیده, مکان های پرخطر لرزه ایIn this article, we showed the results of pattern recognition by using numerical simulations models using Copula methods for earthquake prediction for central Alborz (Tehran region) and compared them with the results of seismogenic nodes. The goal of this paper is to identify where earthquakes with M>6.0 can occur and define the assemblage of geological-geomorphological features that discriminate such sites from areas of lower seismic potential. It is demonstrated that the synthetic clustering in space and time of earthquakes are useful for seismic hazard assessment and intermediaterange earthquake in Tehran region. In these experiments, we will present a Copula methods that can finds the unknown location of the possibility major earthquakes by using foreshocks, Seismic silence, and Doughnut pattern in this region. Our model and computer simulations obtain these synchrony results across in Tehran region located in center of Alborz in Irananian plate.Keywords: Monte, Carlo Simulation, Pattern Recognition, Copula, Doughnut Pattern, Seismic Hazard -
در این پژوهش آنالیز تقاطع سطح برای بررسی وابستگی مکانی و زمانی زلزله ها در سری های زمانی و مکانی استفاده شده است. در این مقاله فرکانس متوسط تقاطع با شیب مثبت برای داده های اصلی و برخورده در زلزله های ایران و کالیفرنیا در سری های زمانی و مکانی محاسبه شده است. آنالیز این دو منطقه تفاوتهای مشخصی را بین داده های اصلی و داده های برخورده نشان می دهد. با معرفی کمیت تغییرات نسبی تعداد کل تقاطع با شیب مثبت را برای زلزله های ایران و کالیفرنیا محاسبه نموده و نتایج نشان داده که در ایران زلزله های کوچک همبستگی بیشتری نسبت به زلزله های کالیفرنیا دارند درحالیکه این همبستگی در زلزله های بزرگ برخلاف زلزله های کوچک است. به عبارت دیگر همبستگی آماری زلزله ها نشان می دهد زلزله ها از یکدیگر اثر می پذیرند و موجب تحریک یکدیگر می شوند.
کلید واژگان: تقاطع سطح, فرآیندهای تصادفی, سیستم های پیچیده, زلزلهIn recent years, considerable research has been devoted to the study of seismic data carrying information about the complex events that lead to earthquakes. Much of the recent geophysical research associated with earthquakes has centered on investigating spatial and temporal patterns of aftershocks in local and regional seismicity data (Kanamori, 1981). Notable examples include characteristics of earthquakes and temporal clustering (Frohlich, 1987; Press and Allen, 1995; Dodge et al., 1996). The principal properties of aftershock sequences are described empirically (e.g. Utsu, 1961; Omari, 1894). Although much of this work represents important attempts to describe these characteristic patterns using empirical probability density functions, none of these observations or methodologies systematically identifies all possible seismicity patterns. The quantification of all possible space-time patterns would seem to be a necessary first step in the process of identifying which patterns are precursory to large events, leading to the possible development of new approaches in forecast methodology. It is difficult for most scientists to understand why events with large magnitude such as Bandar-Abbas earthquake are not preceded by at least some causal process. This paper presents an investigation on spatial and temporal fluctuations of earthquake form time series, using the inverse statistical analysis, a concept borrowed from turbulence. Inverse statistics propose to invert the structure function equation, and instead consider averaged moments of distance between two points, giving a difference value between those points. In the inverse statistics method is used another well-known method that called Level Crossing method (LC). In level crossing method, no scaling feature is explicitly required and this is the main advantage of this method in estimating the statistical information of the series. Level crossing is based on stochastic processes that grasp the scale dependence of the time series. The analysis is also performed for the shuffled time series of earthquakes. Since the application of shuffling data destroys the correlation and demonstrates whether there are actually correlations among time (distance) series. We report some significant differences between the results of these two sets of data.Keywords: Earthquake, Inverse statistics, level crossing, stochastic process -
مساله تشخیص انفجارهای مصنوعی از زلزله های طبیعی یکی از مسائلی است که بخش وسیعی از تحقیقات زلزله شناسی را به خود اختصاص داده است. لرزه شناسی از تکنیکهای مختلفی برای مطالعه میدان جابه جایی استفاده می کند تا اطلاعاتی درباره ماهیت منابع لرزه ای و زمین، به دست آورد. اگر چه بعضی از تکنیکها به جنبه-های خاصی از امواج لرزه ای در زمین بستگی دارند، بقیه ویژگی های کلی به توابع فضا و مکان متکی هستند. در مسائل طبقهبندی، هدف ساختن یک ماشین طبقهبندی با استفاده از مجموعه متناهی از نمونه ها میباشد. آرما1 (ARMA) روش پارامتری برای مدلسازی سیگنال است. این روش برای مسائلی که در آنها سیگنال می تواند با یک تابع منبع صریح معلوم که دارای پارامترهای قابل تنظیم است، مناسب باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که شبکه عصبی مصنوعی به طور موثر و دقیق، ضرایب آرما را محاسبه می کند. شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با سایر روش های موجود، کارکرد بهتری در محاسبه ضرایب آرما از خود نشان می دهد که به خاطر طبیعت غیرخطی شبکه عصبی مصنوعی است. داده ها، شامل 34 سیگنال زلزله و 36 سیگنال انفجار از منطقه قزاقستان و چین است که به طول 4096 نمونه و نرخ نمونه برداری Hz20 می باشد. در ابتدا، داده ها از فیلتر پایین گذر Hz4-5/0 طراحی شده، عبور داده می شوند و سپس نرخ نمونه برداری آنها به Hz10 کاهش می یابد. جهت استخراج ویژگی ها، ابتدا پنجره ای به طول دلخواه (تاثیر تغییر طول پنجره بر روی عملکرد طبقه بندی، در شبیه سازی ها مورد بررسی قرار گرفته است) روی نمونه ها اعمال شده و به این ترتیب، ضرایب مدل آرما برای هر بخش از نمونه ها به صورت جداگانه حاصل می شوند و مجموع این ضرایب، به عنوان ویژگی های سیگنال در طبقه بندی مورد استفاده قرار می گیرند. بررسی نتایج این پژوهش نشان می دهد که به کارگیری شبکه عصبی هم در حصول ویژگی های استخراج شده از سیگنالها و هم در طبقه بندی داده ها ساختار مناسبی جهت تفکیک در مساله پیش رو به دست می دهد. نتایج به دست آمده، کارایی روش مذکور را در تفکیک داده های محدود موجود نمایان می سازد و به نظر می رسد که به کار گرفتن این ساختار، روشی مناسب برای طبقه بندی سیگنالهای لرزه ای باشد.
کلید واژگان: تشخیص رویداد, شبکه های عصبی مربعی, ضرایب فیلتر آرما, تفکیک داده های زلزلهThis study continues exploring methodologies to improve earthquake-explosion discrimination using regional amplitude such as ARMA coefficients. The earliest simple source models predicted P wave amplitudes for explosions should be much larger than for earthquakes across the body wave spectrum. However، empirical observations show that the separation of explosions from earthquakes using regional P amplitudes is strongly frequency dependent، with relatively poor separation at low frequencies (~1 Hz) and relatively good separation at high frequencies (>~3 Hz). The authors of this paper demonstrate this by using closely located pairs of earthquakes and explosions recorded on common، publicly available stations at test sites around the world. It was shown that this pattern appeared to have little dependence on the point source variability revealed by P-waves and surface waves. Therefore، S-waves resulted by explosions can be predicted from the P-wave models via a frequency dependent transfer function. A recent model by Allamehzadeh (2011) shows that the explosion ARMA coefficients can be modeled using the P-wave spectra with the corner fre-quency reduced by the ratio of the wave velocities، which seems to imply a direct generation of S-waves in the source region. A number of nuclear tests were examined from around the world in the light of these models. In this paper، the problem of seismic source classification is considered at regional distances. The neural network classifier is fed by Nonlinear AutoRegressive Moving Average (NARMA) coefficients extracted from raw data as feature set. The authors have devised a supervised neural system to discriminate between earthquakes and chemical explosions applying filter coefficients obtained from the windowed P-wave phase (15 sec). First، the recorded signals are preprocessed to cancel out instrumental and attenuation site effects and obtain a compact representation of seismic records. Then، a Quadratic Neural Network (QNN) system was used to extract nonlinear ARMA coefficients for feature extraction in the discrimination problem. These coefficients were then applied to a probabilistic network for the purpose of training and classification. The results have shown that the overall combination of this feature extraction and classifier structure leads to a suitable seismic discrimination performance. The events tested include 36 chemical explosions at the Semipalatinsk test site in Kazakhstan and at test site in China as well as 61 earthquakes (mb = 5. 0-6. 5) recorded by the Iranian National Seismic Network (INSN). In this study، we implemented feature extraction-feature discrimination approach to the seismic discrimination problem by using Neural Networks. As the discrimination features، various power or ARMA characteristics of seismo-grams were used that are typically different for earthquakes and explosions. The discrimination problem was solved by application of statistical pattern recognition techniques.Keywords: Discrimination, Earthquakes, Explo, sions, Neural network, ARMA model coefficients -
روش تشخیص الگو در پیش یابی خوشه های لرزه ای پس لرزه ها، مساله ای مهم در مطالعات زلزله شناسی است. با توجه به این که چنین رویدادی دارای سرشت کاملا تصادفی است، استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی، راهکاری مناسب برای جداسازی خوشه ها محسوب می شود. الگوریتم شبکه عصبی مصنوعی کوهونن که الهام گرفته از عملکرد مغز انسان است برای تشخیص تمرکز پس لرزه های آینده، جایگاه مناسبی را در داده پردازی زلزله شناسی باز کرده است. در این مقاله، جزئیات الگوهای لرزه ای در البرز باختری با استفاده از کاتالوگ پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله بررسی شده است. اگرچه بسیاری از زلزله ها همگی و یا برخی از الگوها نظیر پیش لرزه ها، سکوت لرزه ای و الگوی دونات را قبل از وقوع نشان می دهند، اما جزئیات این الگوها از زلزله ای به زلزله دیگر به طور قابل توجهی تغییر می کند. در این پژوهش پس از شناسایی گره های زمین ریخت ساختاری البرز باختری، با به کارگیری شبکه های عصبی خود سازمانده کوهونن1 و تحلیل کاتالوگ لرزه ای در محل گره ها، خوشه های لرزه ای مورد مطالعه قرار گرفت و محل رخداد زمین لرزه های بزرگ شناسایی شد. بر اساس نتایج به دست آمده الگوی سکوت لرزه ای و الگوی دونات برجسته ترین الگوهای لرزه ای تشخیص داده شده است.
-
در این مقاله، روشی نوین برای پیش یابی تمرکز مکانی و روند پس لرزه های زلزله بم ایران (2003) و زلزله چنگدو سیچوان چین (2008) ارائه شده است. این روش بر اساس وارد کردن پس لرزه های اولیه به شبکه عصبی کوهونن بنا شده است. شبکه های عصبی مصنوعی که الهام گرفته شده از مغز انسان می باشند، از تعدادی نرون مصنوعی تشکیل شده اند که این نرون های مصنوعی توسط تعدادی بردار وزن به هم متصل می شوند. شبکه های عصبی مصنوعی قادرند حجم زیادی از اطلاعات ورودی (مانند کاتالوگ زمین لرزه) را به طور همزمان و به صورت موازی دسته بندی کنند و الگوهای لرزه ای را به خوبی تشخیص دهند. شبکه-های عصبی مصنوعی کوهونن از تعدادی نرون عصبی تشکیل شده اند که به طور متقابل روی یکدیگر اثر می-گذارند و مشخصات آماری مهم فضای ورودی (پس لرزه-های اول) را نشان می دهند. ترکیب قوانین یادگیری انجمنی و رقابتی باعث تشکیل الگوریتم شبکه عصبی کوهونن می گردد. هنگامی که الگوریتم شبکه عصبی کوهونن همگرا شود، نقشه مشخصات محاسبه شده به وسیله این الگوریتم، تمرکز مکانی و روند پس لرزه های آینده را با دقت خوبی پیش یابی می کند.
-
بررسی خواص آماری سیگنال های زلزله برای تشخیص زمین لرزه از انفجارهای مصنوعیدر چند سال اخیر تحلیل آماری سیگنال های زلزله برای تفکیک زمین لرزه از انفجار اهمیت خاصی یافته است. در این پژوهش نشان داده شده است که چگونه از تحلیل زمان- فرکانس سیگنال ها در تشخیص زمین لرزه ها از انفجارهای مصنوعی می توان استفاده نمود. علاوه برآن، تابع تصمیم با در نظرگرفتن یک سطح مشخص که جداکننده دو ویژگی است با فرض دانستن توزیع جدا کننده برای هر دو رویداد محاسبه شده است.
کلید واژگان: تحلیل آماری سیگنال, طیف زمان, فرکانس, انرژی, تابع تصمیم گیری, شبکه عصبی مصنوعی -
پیش بینی توزیع مکان پس لرزه ها با استفاده از شبکه عصبی خود سازمان یافته کوهونن و مثالی از زمین لرزه 26 ژانویه 2001 گوجرات هند، زمین لرزه بوژپیش بینی توزیع مکانی پس لرزه ها و شناسایی الگو و خوشه یابی آن با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی از مباحث اساسی زلزله شناسی است. کاناموری در سال 1977 رابطه بین گشتاور لرزه ای (M0) و مساحت سطح گسله را به صورت زیر بیان نمود:M0=1.23x1022 S3/2 dyne-cmبرای محاسبه S (سطح گسله) معمولا از پس لرزه هایی که یک تا دو ماه پس از زمین لرزه اصلی اتفاق افتاده باشد استفاده می شود. در این پژوهش از شبکه عصبی نگاشت خود سازمان یافته کوهونن (SOFM) بهره گرفته شده است و به عنوان مثال، موقعیت مکنی پس لرزه های زمین لرزه 26 ژانویه 2001 هند در منطقه گوجرات پیش بینی شده است
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.