基于双采样随机森林的临滑阶段的预测算法:以湖北黄石5号铁矿石治理地块为例 被引量：2

1

作者 郭明娟 徐哈宁 +3 位作者 肖慧 范凌峰 胡佳超 游丝露 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第14期5733-5741,共9页

针对碎石土边坡监测过程中滑坡稳定变形期与临滑阶段监测数据量严重不匹配,导致临滑阶段数据量偏小,从而产生的非平衡数据集造成预判不准确的问题,提出了一种基于DST随机森林的碎石土边坡临滑阶段地表位移的预测算法。首先,采用过采样... 针对碎石土边坡监测过程中滑坡稳定变形期与临滑阶段监测数据量严重不匹配,导致临滑阶段数据量偏小,从而产生的非平衡数据集造成预判不准确的问题,提出了一种基于DST随机森林的碎石土边坡临滑阶段地表位移的预测算法。首先,采用过采样和欠采样相结合的双采样技术(double sampling technique,DST)对地表位移中的非平衡数据集进行采集,然后,通过随机森林预测算法有放回的随机抽样进行预测,最后,通过实验得出预测结果。结果表明:DST随机森林预测算法相比于普通随机森林预测算法预测误差率降低到3.39%,证明双采样技术(DST)采集临滑阶段非平衡数据集的必要性。 展开更多

关键词 碎石土边坡 临滑阶段 地表位移 随机森林 非平衡数据集 双采样技术

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基于秃鹰搜索算法的瑞雷面波频散曲线反演

2

作者 何胜 苏世杰 +2 位作者 姚振岸 毕升博 卜凯旭 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第2期136-139,共4页

针对使用传统粒子群算法及模拟退火算法等全局优化算法进行频散曲线反演时存在早熟收敛、易陷入局部最优的问题,将秃鹰搜索算法应用于频散曲线反演研究中。通过对多个典型地质理论模型和美国怀俄明地区的实测数据进行反演分析,结果表明... 针对使用传统粒子群算法及模拟退火算法等全局优化算法进行频散曲线反演时存在早熟收敛、易陷入局部最优的问题,将秃鹰搜索算法应用于频散曲线反演研究中。通过对多个典型地质理论模型和美国怀俄明地区的实测数据进行反演分析,结果表明,秃鹰搜索算法在瑞雷面波频散曲线反演中具有较强的适用性、稳定性和抗噪能力。 展开更多

关键词 瑞雷面波 频散曲线反演 全局优化 秃鹰搜索算法 阿基米德优化算法

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全卷积定位神经网络在两个地震相互干扰情形下的应用

3

作者 陈慧慧 张雄 +1 位作者 田宵 张伟 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期139-152,共14页

台站连续记录的弱余震或微震数据中经常会遇到两个地震发生的时间比较接近,波形存在互相干扰的情况,给震相拾取和关联等处理造成困难,进而影响地震定位结果.近年来,人们开始探索使用深度学习方法直接从波形数据中定位地震,但鲜有对两个... 台站连续记录的弱余震或微震数据中经常会遇到两个地震发生的时间比较接近,波形存在互相干扰的情况,给震相拾取和关联等处理造成困难,进而影响地震定位结果.近年来,人们开始探索使用深度学习方法直接从波形数据中定位地震,但鲜有对两个波形相互干扰的地震进行定位的情况.本研究基于全卷积神经网络模型,采用叠加两个高斯概率分布的方法,同时标记两个地震,使得同一时窗内存在两个波形相互干扰的地震事件时,神经网络能够同时定位两个地震事件.我们将该方法应用于美国南加州的Ridgecrest地震序列和样本,研究发现输入时窗只包含一个地震事件时,实际数据定位平均误差为2.8 km,当输出标签包含两个地震时,我们利用输出标签减去其中一个地震位置波峰的方法提取出两个地震的位置,估算出的干扰地震事件定位平均误差为7.9 km (定位范围89 km×72 km,包含了位置提取方法的误差).测试表明,该方法对两个波形相互干扰的地震进行定位具有一定的效果,对多事件相互干扰的定位研究具有一定启发意义,从而进一步提高地震监测的完备性. 展开更多

关键词 地震定位 相互干扰 全卷积神经网络

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数学形态学和K-SVD字典学习在大地电磁数据去噪中的应用 被引量：13

4

作者 桂团福 邓居智 +3 位作者 李广 刘晓琼 陈辉 何柱石 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3713-3729,共17页

为解决大地电磁(Magnetotelluric,MT)常规的时间域去噪方法对于1 Hz附近噪声压制的局限性问题,提出了一种基于数学形态滤波(Mathematical morphological filtering,MMF)和K-SVD(K-Singular value decomposition)字典学习的新型去噪方法... 为解决大地电磁(Magnetotelluric,MT)常规的时间域去噪方法对于1 Hz附近噪声压制的局限性问题,提出了一种基于数学形态滤波(Mathematical morphological filtering,MMF)和K-SVD(K-Singular value decomposition)字典学习的新型去噪方法,用于压制MT信号中低频数据1Hz附近的强人文噪声。首先,利用MMF分离出低频信号,对该低频信号进行保护以防止信号丢失;然后,使用K-SVD字典学习对剩余的含噪信号进行处理,通过从观测数据中自主学习获取噪声的特征结构,提取噪声轮廓,达到去除噪声的目的。利用一个合成数据集验证算法后,对两个实测数据进行处理,结果表明:该方法可以在几乎不损失有效信号的前提下,消除各种强人文噪声,信噪比大幅提升,数据质量得到很大改善,且去噪效果优于小波变换等传统方法。 展开更多

关键词 大地电磁 数学形态滤波 K-SVD字典学习 强干扰压制 低频信号

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全干涉成像的微地震定位方法研究 被引量：10

5

作者 田宵 张雄 +3 位作者 张华 麻昌英 戴梦雪 储仿东 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期3105-3115,共11页

基于偏移成像的微地震定位方法由于可避免走时拾取误差以及可实现自动化定位等优点被广泛应用.绕射叠加方法将能量沿走时曲线聚焦到空间网格点上,进行成像时需要搜索发震时刻.干涉成像方法利用互相关提取的走时差信息可避免搜索发震时刻... 基于偏移成像的微地震定位方法由于可避免走时拾取误差以及可实现自动化定位等优点被广泛应用.绕射叠加方法将能量沿走时曲线聚焦到空间网格点上,进行成像时需要搜索发震时刻.干涉成像方法利用互相关提取的走时差信息可避免搜索发震时刻,但定位结果受数据信噪比的影响较大.为了进一步提高干涉成像法的定位精度,本文提出一种同时使用互相关和自相关道集的全干涉成像方法,增加的自相关道集提取的S-P走时差可降低震源-检波器方向的定位误差,提高定位精度.单井监测的理论测试和实际数据的研究结果表明,全干涉成像的定位精度高于仅使用互相关道集的干涉成像方法,同时计算效率高于绕射叠加方法. 展开更多

关键词 微地震 井下监测 干涉成像 绕射叠加

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基于鲸鱼优化混合神经网络的滑坡位移预测 被引量：2

6

作者 罗超雷 徐哈宁 +3 位作者 肖慧 范凌峰 胡佳超 游丝露 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第16期6610-6616,共7页

针对静态机器学习模型难以有效反映滑坡的动态演化特性,且存在时序过长时历史数据遗忘导致位移预测结果不稳定的问题。提出一种基于鲸鱼优化卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和双向门控循环神经网络(bidirectional gat... 针对静态机器学习模型难以有效反映滑坡的动态演化特性,且存在时序过长时历史数据遗忘导致位移预测结果不稳定的问题。提出一种基于鲸鱼优化卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和双向门控循环神经网络(bidirectional gated recurrent neural network, BiGRU)的滑坡位移动态预测方法。首先对滑坡影响因子进行特征筛选,构建数据集,建立CNN-BiGRU网络模型,使用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)对模型进行超参数寻优,使用CNN网络模型从滑坡数据中提取潜在的特征向量,将特征向量以时间序列的形式输入BiGRU模型中,利用其处理时间序列数据的优势,完成滑坡位移预测。结果表明:所提出模型得到的滑坡位移预测精度较高,与未优化的CNN-BiGRU相比均方根误差(root mean square error, RMSE)下降了0.030 5 mm。 展开更多

关键词 滑坡位移预测 鲸鱼优化算法(WOA) 卷积神经网络(CNN) 双向门控循环神经网络(BiGRU)

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利用GEE云平台实现三峡库区滑坡危险性动态分析 被引量：4

7

作者 宋英旭 邹昱嘉 +2 位作者 叶润青 贺志霞 王宁涛 《自然资源遥感》 CSCD 北大核心 2024年第1期154-161,共8页

传统的遥感监测手段受限于数据的可用性以及计算性能,往往无法满足大区域的滑坡灾害监测研究。为此,该文利用谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台建立了三峡库区滑坡危险性动态评价模型,依托GEE云平台海量的存储数据和强大的算... 传统的遥感监测手段受限于数据的可用性以及计算性能,往往无法满足大区域的滑坡灾害监测研究。为此,该文利用谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台建立了三峡库区滑坡危险性动态评价模型,依托GEE云平台海量的存储数据和强大的算力,实现了三峡库区的滑坡危险性动态评价。首先,采用坡度、坡向、归一化植被指数、归一化水体指数和地质构造等因子,通过加权的梯度提升决策树(weighted gradient boosting decision tree,WGBDT)模型生成了滑坡易发性分区图;然后,利用全球降雨测量(Global Precipitation Measurement,GPM)数据,研究三峡库区诱发滑坡的降雨阈值,建立了降雨分级标准,构建了联合降雨和滑坡易发性的滑坡危险性评价模型;最后,以三峡库区“8·31”降雨过程为研究对象,逐日生成三峡库区滑坡危险性分布图,得到了滑坡危险性的时空变化趋势。利用GEE提供的一系列的数据处理和分析工具,可以用来分析三峡库区滑坡地质灾害相关的数据,并提供滑坡危险性近实时的监测和预警信息,为政府部门防灾减灾政策的制定提供决策依据。 展开更多

关键词 遥感 滑坡 降雨 Google Earth Engine(GEE) 三峡库区

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应用残差网络的微地震事件五分类检测方法

8

作者 潘禹行 田宵 +2 位作者 甘兆龙 张雄 张伟 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期392-403,共12页

常规的微地震事件检测方法通常需要人工选取阈值,在处理大量连续记录数据时效率较低,难以适应实时监测的需求。为此,提出一种基于残差网络的微地震事件五分类检测方法,将样本分为噪声、完整的微震事件、只含有P波、只含有S波以及多个微... 常规的微地震事件检测方法通常需要人工选取阈值,在处理大量连续记录数据时效率较低,难以适应实时监测的需求。为此,提出一种基于残差网络的微地震事件五分类检测方法,将样本分为噪声、完整的微震事件、只含有P波、只含有S波以及多个微震事件五类。该方法只需将连续记录的波形数据等分,并通过时窗调整获得完整的微震记录。通过一系列数据增广方法实现小规模实际数据样本集的模型训练,模型精度高达99%。将该方法与二分类方法同时应用于微地震监测数据检测,并通过P波、S波到时拾取和震源定位评估检测效果。研究结果表明,基于残差网络的五分类检测方法检测到了更多数量的微震事件,且具有较高的运算效率,满足实时监测的需求。 展开更多

关键词 微地震监测 事件检测 数据增广 残差网络 深度学习

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基于支持向量机的可控源电磁数据智能识别方法 被引量：8

9

作者 李广 丁迪 +5 位作者 石福升 邓居智 肖晓 陈辉 何柱石 桂团福 《吉林大学学报（地球科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期725-736,共12页

可控源电磁(CSEM)数据常常受到强人文噪声的污染,极大地影响了可控源电磁勘探的分辨率.为提高CSEM数据质量,本文提出一种基于支持向量机(SVM)的CSEM数据智能识别方法(CEEMD SVM方法),以代替传统的基于人工设定阈值的数据挑选方法.首先,... 可控源电磁(CSEM)数据常常受到强人文噪声的污染,极大地影响了可控源电磁勘探的分辨率.为提高CSEM数据质量,本文提出一种基于支持向量机(SVM)的CSEM数据智能识别方法(CEEMD SVM方法),以代替传统的基于人工设定阈值的数据挑选方法.首先,通过互补集合经验模态分解(CEEMD)算法去除基线漂移噪声;然后,利用SVM对去除基线漂移后的数据进行智能识别,挑选出高质量信号.为验证该方法的有效性,首先进行了合成数据分析,然后将所提方法应用于广域电磁实测数据的处理.结果表明:SVM的平均识别准确率在92.00%以上;经过CEEMD SVM方法处理后,视电阻率由处理前的跳变形态变为连续光滑状态. 展开更多

关键词 广域电磁法 互补集合经验模态分解 信噪识别 支持向量机 可控源电磁法

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基于无单元局部弱式法的2.5维直流电阻率正演 被引量：2

10

作者 麻昌英 闫玲玲 +3 位作者 姚振岸 柳建新 赵文学 周聪 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1002-1016,共15页

传统的数值模拟方法依赖于节点连接信息的单元,基于全局弱式的无单元Galerkin法虽然无需节点连接信息的单元剖分,但仍依赖于全局域内剖分的背景积分单元。文中基于无单元Galerkin法,利用单位分解积分法将全局域积分转化为节点局部域积分... 传统的数值模拟方法依赖于节点连接信息的单元,基于全局弱式的无单元Galerkin法虽然无需节点连接信息的单元剖分,但仍依赖于全局域内剖分的背景积分单元。文中基于无单元Galerkin法,利用单位分解积分法将全局域积分转化为节点局部域积分,从而不再需要全局域内剖分的背景积分单元,进一步减小了对单元的依赖,实现了更灵活和更高精度的2.5维直流电阻率无单元局部弱式法正演模拟。分别应用该算法、无单元Galerkin法及有限单元法对不同地电模型进行数值模拟及效果对比,证明了所提算法对直流电阻率正演模拟的正确性和有效性。相比于无单元Galerkin法和有限单元法,文中算法具有更强的灵活性和适应性、更高的精度。为了提高该算法对地形起伏模型的模拟精度,对地形起伏区域进行节点加密,并对地形以外的高斯点不做计算,可获得与无单元Galerkin法和有限单元法(FEM)基本一致的效果。 展开更多

关键词 无单元局部弱式法 有限单元法 单位分解积分 正演模拟 直流电阻率

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应用组稀疏正则化反演的高分辨率自适应Gabor时频分析方法 被引量：5

11

作者 郝亚炬 张华 +3 位作者 张生 张红静 张鹏 朱宝衡 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期412-421,共10页

地震信号频率成分随时间的变化规律(时频特性)对油气检测具有重要意义,且Gabor变换作为最简便的时频分析技术在地震资料解释中得到了广泛应用。然而常规Gabor变换所得时频谱的时间分辨率低,相邻反射子波频谱信息混叠严重,不利于开展高... 地震信号频率成分随时间的变化规律(时频特性)对油气检测具有重要意义,且Gabor变换作为最简便的时频分析技术在地震资料解释中得到了广泛应用。然而常规Gabor变换所得时频谱的时间分辨率低,相邻反射子波频谱信息混叠严重,不利于开展高分辨率地震资料解释。为了提高Gabor时频谱的时间分辨率,首先基于Gabor反变换的定义将Gabor时频谱的计算归结为求解反演问题;然后以相同时刻频谱分入同一组的策略加入组稀疏正则化约束项;最终利用投影快速软阈值迭代算法实现上述目标函数求解并获得Gabor时频谱。同时,还给出一种利用地震信号瞬时质心频率自适应地构造Gabor时频分析所需高斯窗函数的方法。理论信号实验及实际数据应用表明,该方法可在时间方向上对Gabor时频谱的能量团进行显著压缩,低频端和高频端的时间分辨率获得同步提高,进而在低频和高频剖面上同时清晰揭示薄储层顶、底界面,便于精细对比解释。 展开更多

关键词 GABOR变换 组稀疏正则化 高分辨率 自适应 时频分析

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应用闪电连接过程优化算法反演多阶瑞雷波频散曲线 被引量：4

12

作者 付宇 艾寒冰 +3 位作者 姚振岸 李红星 田宵 张杏棉 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期830-838,共9页

在瑞雷波勘探中,频散曲线反演是获取地下地层信息的关键,具有多参数、多极值特征。传统的全局优化算法,如粒子群(PSO)算法、遗传算法(GA)等,进行频散曲线反演时存在收敛速度慢、求解精度低等问题。为此,将一种新颖的全局优化算法——闪... 在瑞雷波勘探中,频散曲线反演是获取地下地层信息的关键,具有多参数、多极值特征。传统的全局优化算法,如粒子群(PSO)算法、遗传算法(GA)等,进行频散曲线反演时存在收敛速度慢、求解精度低等问题。为此,将一种新颖的全局优化算法——闪电连接过程优化(Lightning Attachment Procedure Optimization,LAPO)算法用于频散曲线反演。LAPO算法受自然界中闪电下行先导和上迎先导连接过程的启发所提出,通过模拟自然界中闪电形成过程寻求最优解。该算法全局搜索和局部开发能力都强,无需进行参数调整。使用理论地质模型和实际数据进行测试,结果表明:与PSO算法相比,LAPO算法具有收敛速度快、求解精度高、算法性能稳定的特点;LAPO算法不仅适用于基阶频散曲线反演,而且适用于多阶频散曲线反演,是瑞雷波频散曲线定量解释的有效工具。 展开更多

关键词 瑞雷波 频散曲线反演 多阶 全局优化 闪电连接过程优化算法

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横向二阶导数TV正则化三维反射系数反演 被引量：2

13

作者 郝亚炬 张鹏 +3 位作者 文晓涛 张红静 朱宝衡 戴已晨 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期680-689,共10页

三维反射系数数据体一般采用逐道(或逐线)稀疏反演的方式获得,但由于道与道(或线与线)之间缺乏联系使三维反射系数横向连续性不佳而产生抖动假象。为了全方位压制抖动假象,在反演目标函数中加入合成数据三维空间中的横向二阶导数全变分(... 三维反射系数数据体一般采用逐道(或逐线)稀疏反演的方式获得,但由于道与道(或线与线)之间缺乏联系使三维反射系数横向连续性不佳而产生抖动假象。为了全方位压制抖动假象,在反演目标函数中加入合成数据三维空间中的横向二阶导数全变分(Total Variation,TV)约束项提高反演结果的空间连续性,进而将常规的逐道L1范数正则化反演目标函数扩展为三维反演形式。但时间—空间域三维反演目标函数中存在三维卷积运算而难以直接进行优化求解,因此在分裂Bregman优化框架下将该三维反演目标函数转化到频率—波数域实现了快速求解。合成数据实验及实际数据处理结果表明,该反演方法不仅可以高效地获得三维反射系数数据体,而且能显著改善易被抖动假象掩盖的小构造和薄层的成像效果。 展开更多

关键词 反射系数 三维反演 抖动假象 TV正则化 横向二阶导数 分裂Bregman优化

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邻近算法在微地震震源位置和一维速度模型同时反演中的应用 被引量：1

14

作者 田宵 汪明军 +2 位作者 张雄 张伟 周立 《中国地震》 北大核心 2021年第2期452-462,共11页

微地震事件的空间分布可以用来监测水力压裂过程中裂缝的发育情况。因此,震源定位是微震监测中重要的环节。震源定位依赖准确的速度模型,而震源位置和速度模型的耦合易导致线性迭代的同时反演方法陷入局部极小值。邻近算法作为一种非线... 微地震事件的空间分布可以用来监测水力压裂过程中裂缝的发育情况。因此,震源定位是微震监测中重要的环节。震源定位依赖准确的速度模型,而震源位置和速度模型的耦合易导致线性迭代的同时反演方法陷入局部极小值。邻近算法作为一种非线性全局优化算法,能够最大程度地避免陷入局部最优解。本文将邻近算法应用于单井监测的微震定位和一维速度模型同时反演,首先利用邻近算法搜索一维速度模型,再使用网格搜索方法进行震源定位,并根据定位的走时残差产生新的速度模型,最后通过若干次迭代使其收敛到最优解。理论和实际数据结果均表明该方法能够避免局部最优解,得到较为可靠的震源位置和一维速度模型。 展开更多

关键词 微地震 邻近算法 震源定位 一维速度模型

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