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

  • 断层上的短暂瞬间:动与不动之处

    很多断层都会分段或是断层面上会有分区的现象,断层面上的某些地方是较「粗糙」的,会以弹性回跳理论的概念,反覆累积形变后错动,而有些地方相对较平滑,并不会累积形变的位能

    2017-07-27 地震
  • 疫情之下的反思:新冠肺炎对 巨型灾害 防御有何启示?

    新冠肺炎事件是典型的经济快速发展后所产的灾难性事件,是新时期典型的灾难性事件。 巨型灾害 风险防范的短板及其影响更为严重,认真总结汲取新冠肺炎事件的教训,对做好我国巨灾应急准备工作非常重要。加强对巨灾规模、范围和影响的认知,加强巨灾情景库建设,编制可操作性的针对巨灾全过程控制的行动预案。

    2020-03-14
  • 地球重力场的监测与地震预报

    地球重力场的监测与地震预报 作者:陈石 重力是什么,简单讲任何有质量的物体都会受到地球的吸引,这个力就是重力。重力标准定义为万有引力与地球自转离心力的合力,方向总是垂直向下。在初中的物理学教科书上我们…

    2017-05-20
  • 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
  • 四川雅安市芦山县发生6.1级地震

    据中国地震台网正式测定,6月1日17时0分在四川雅安市芦山县发生6.1级地震,震源深度17千米,震中位于北纬30.37度,东经102.94度。 震中距宝兴县12公里、距芦山县25公里、距名山区37公里、距天全县38公里、距雨城区4…

    2022-06-01 地震
  • 经历了那么多地震,余震仍让人迷惑

    很多时候我们习惯从「前因后果」来了解事物,不过这些名词的使用,时间却早于了解它的前因后果之前

    2017-11-22