神经网络技术识别三维断层结构

传统的断层解释是基于断层元素,如倾角、倾向、走向、断层之间的距离和组合模式。然而,断层的人工识别过程耗时且效率低下。当前,基于地震属性的自动断层识别方法,包括相干检测、蚂蚁跟踪、边缘检测等方法可以提高断层识别的速度,但断层识别的准确性仍有待进一步提高。此外,单属性地震断层识别复杂且不稳定。因此,提高神经网络的识别精度和增强神经网络对多属性断层特征的学习能力是准确识别复杂断层(包括低序级断层/裂缝和隐伏断层)的关键。

神经网络技术识别三维断层结构
多属性融合PCA-MultiURNet断层识别技术路线图,利用多属性融合样本集对MultiURNet进行训练,
然后在应用于实际数据时,首先采用PCA数据降尺度进行断层智能识别。

中国地震局地质研究所活动构造室杨晶博士生在鲁人齐研究员、陶玮研究员的指导下,开发了一种多属性融合主成分分析(PCA)数据降维的U形残差网络(URNet),将网络结构命名为MultiURNet 。利用褶积方法生成了大量的合成地震反射数据,并基于振幅属性和优选属性体生成地震多属性体。采用PCA对多属性体的特征进行预处理,对原始数据信息进行降尺度和保留,降低数据复杂度和存储空间。在深度编解码网络结构中加入残差块,提高神经网络的表达能力,同时防止梯度消失。

为验证神经网络的准确性与高效性,将Unet、URNet、BCE以及Focal loss进行了排列组合的综合评估,可知URNet+BCE的组合在各个评价指标中都是最优的。将训练好的URNet+BCE神经网络模型应用于合成地震反射数据和实际地震反射数据,结果表明高序级断层与低序级断层的识别都得到了显著提高,断层线清晰且连续性高。

为断层、裂缝智能识别结果提供后处理(Post-process)。将智能识别结果进行数据清洗,依据数据情况设定数据清洗程度。通过点云成面的方式观测层面之间的冗余识别点,从而确定最优数据清洗程度。最终确定Kerry3D的数据清洗程度为75%可达到最优程度。

研究论文:Jing Yang, Renqi Lu*, Wei Tao*, MingGang Cai, GuanShen Liu, Xiao Sun, 2024, MultiURNet for 3D seismic fault attributes fusion detection combined with PCA, Journal of Applied Geophysics,221, 0926-9851.

本文来自中国地震局地质研究所, 本文观点不代表“沙鸥科报”立场,转载请联系原作者。如有侵权,请联系编辑处理。

相关文章

  • 蒙古北部发生6.7级地震

    根据美国地质调查局(USGS)测定,于北京时间01月12日05时32分(21:32:58 -UTC), 在蒙古国北部,与俄罗斯交界处的库苏古尔湖发生Mw6.7地震,震源深度约10公里。 据Wikipedia介绍,库苏古尔湖(蒙古语:Хөвсгөл нуур)…

    2021-01-12
  • 汶川地震引起的喷沙可达2米以上

    地震砂土液化是大地震的常见次生灾害之一,尤其是第四纪分布的平原或盆地临近震区,而这些地区往往也是人口和建筑密集地区,因此深入理解地震砂土液化现象是减灾防灾的重要组成部分。 2008年的5.12汶川Mw7.9地震在…

    2016-11-30
  • 中国地震台网中心: 伊朗 发生6.2级地震

    据中国地震台网中心测定,北京时间2017年12月13日5时41分在 伊朗 (北纬30.80度,东经57.25度)发生6.2级 地震 ,震源深度10千米。同时欧洲-地中海地震中心(EMSC)测定为Mw6.1,震中离伊朗东南部最大城市科尔曼有5…

    2017-12-13
  • 跟随胡聿贤先生对西洱河水电站的地震烈度复核

    影响西洱河梯级电站的主要因素是苍山山前断裂带,1925年在这里曾发生过7级大地震,烈度达到9度,毁大理县城,震后大火烧了三天,县城被烧掉一半

    2017-11-11
  • 那些在地震中被撕裂的树

    地震时,断层滑动,大地撕裂。断层所过之处,必然损失惨重。有些树木刚好生长在断层之上,地震时,其根系和树干将会被撕裂,而地震之后许多树木并没有死亡,仍然生机盎然,称为活的地震遗迹。 参考:H. Tsutsumi, J…

    2023-02-20 地震
  • 加州金牛队今年刚整修了体育场下面有一条不断蠕动的断裂

    正在装修的而体育场,来源:Cal Athletics 今年早些时候,在体育品牌安德玛的赞助下,美国加州金熊队对他们的体育场进行了升级整修,更换了深绿色的草皮,并在每一面都做了新的徽标。从鸟瞰图中可以看到,在体育场…

    2017-11-13 地震