基于模式识别的地震短临预报

基于模式识别的地震短临预报[摘要]地震短临预报是及其困难的科学问题,尽管国内外地震学者们开展了大量的工作,但是到目前仍然没有取得实质性的进展。深入研究地震短临预报新方法是一项富有挑战而坚决的任务。地震预报与模式识别密切相关,模式识别又常称作模式分类,从处理问题的性质和解决问题的方法等角度。[关键词]地震短临预报模式识别前兆灾害[Abstract]ThispaperintroducesImpendingearthquakepredictionisadifficultscientificproblemsand,despitethedomesticandforeignscholarshavecarriedoutagreatdealofseismicwork,butsofarhasnotmadesubstantiveprogress.In-depthstudyofimpendingearthquakepredictionisachallengingnewapproachandfirmtask.Iscloselyrelatedtoearthquakepredictionandpatternrecognition,patternrecognition,arenowoftenreferredtoaspatternclassification,fromdealingwiththenatureandmethodsofproblem-solvingperspective.[Keywords]PatternRecognition;EarthquakeImminent;Prediction;premonition;引言地震短临预报涉及到地球物理、形变测量、地下流体等学科和方法。这些观测能够以不同的方式和特点给出地震孕育过程中发生的大量动态信息,从而成为地震预报的重要手段。地震短临预报是及其困难的科学问题,尽管国内外地震学者们开展了大量的工作,但是到目前仍然没有取得实质性的进展。地震预报与模式识别密切相关,模式识别又常称作模式分类,从处理问题的性质和解决问题的方法等角度。所以,基于模式识别的地震短临预报具有巨大的研究价值。1、模式识别方法模式识别方法的选择取决于问题的性质。如果被识别的对象极为复杂,而且包含丰富的结构信息,一般采用句法方法;被识别对象不很复杂或不含明显的结构信息,一般采用决策理论方法。这两种方法不能截然分开,在句法方法中,基元本身就是用决策理论方法抽取的。特征选择是模式识别中最重要的环节,特征选择的好坏,直接关系到系统的识别性能。本文在经过对原始数据进行比较分析后认为时域幅度过零数和功率谱特征描述震动信号的重要特征,并且定义了一类新的特征量峰值能量百分比,实际中采用它们作为用于模式识别的特征量。2、基于模式识别的地震预报系统首先是获取数据和预处理,然后是特征的提取和选择,最后就是分类决策过程。为了能让机器正确的识别,必须先对其进行训练,通过不断的学习,修改参数,最后使系统识别率达到设计要求。为了有效实现分类识别,需要对原始数据进行变换,得到最能反映分类本质的特征。在特征提取前一般进行预处理,用来滤除噪声、加强有用的信息等等。学习、训练:同人类自身一样,具有某种能力前必须先经过学习的过程,所以必须先对系统进行训练,将识别方法和识别对象的知识输入机器中,产生分类识别的规则和分析程序。这个过程一般反复进行,不断修正错误,包括修正特征提取方法,特征选择方案,判决规则方法及参数,最后使系统识别率达到要求,这个过程一般要有人工进行干预。统计判决方法是一类重要的模式识别方法。如果把产生震动信号的震源看成随机的,那么就可以利用它的统计规律来提供个识别的准则。这个准则和过零分析产生的过零数或其它特征量相结合,就可实现对震源的某种识别,并且这种识别具有某种优化特性,即从统计上是最佳的。3、数字地震前兆仪器地震前兆仪器有测量地震波形的地震仪,测量大地电场的地电场仪;测量大地电特性的地电阻率仪,测量地应变场分量的伸缩仪,水管倾斜议,垂直摆倾斜议,钻孔倾斜议,体积式应变仪,钻孔应变仪;测量断层活动的断层活动自动测量仪,测量地下流体动态变化的钻孔水位仪,微量气体测量仪;测量地下温度变化的地热观测仪等。数字地震前兆仪器由传感器装置、转换器、人机交互界面、通信接口等环节组传感器把被测前兆量按照一定的物理效应转换成电量(电压、电流、频率等)或电参数(或它们的变化)与被测量(或被测量的变化)成一定的函数关系。因为传感器输出电量,所以便于使用电量测量方法和仪器进行测量。用传感器将非电量被测量转换成电量进行测量的方法,过去称为非电量的电测法。但是,不是所有的地震前兆仪器都需要使用传感器,有的前兆量的测量是通过测量装置实现的。4、基于模式识别的前兆信息在具体地震短临预报应用2008年5月12日,下午2点28分,四川省发生里氏8.0级强烈地震。而远在云南的昭通市防震减灾局的官方网站提供的前兆信息来看。在大震发生前是有一些前兆信息的。以下信息均来自昭通市防震减灾局的官方网站()。综合图3至图6的数据,发现在2008年3至5月间很多前兆参数发生突变。若能够利用基于模式识别的地震预报系统分析,排除其他数据干扰,也许可以做出一个及时的短临预报。参考文献:[1]DietrichPaulus,JoachimHornegger(1998)应用模式识别(第2版),Vieweg.ISBN3-528-15558-2[2]中国地震局监测预报司.地震前兆数早观测技术与台网.地震出版社,2002年[3]上海地震信急网.地震前兆台网概述,地震研究[41王丽君.强化地震前兆技术改造努力提高地震顶报能力.中国减灾报,2000[5]中国地震局监测预报司,地震前兆台网技术一山东数字试验台网.北京地震出版社,2001