基于多尺度注意残差网络的地震波形分类研究

摘要

选用2010年2月—2016年12月发生在北京顺义及河北三河等首都圈邻近区域的117个地震事件(包括54个天然地震事件和63个非天然地震事件——爆炸事件)作为研究对象，利用文章所提出的多尺度注意残差网络对其中的天然地震事件和爆炸事件波形进行二分类。首先，对原始地震波形进行简单预处理并截取成相同长度的地震时序数据，直接将其作为网络模型的输入；其次，选用含有残差模块的深度神经网络作为基础网络，利用深度神经网络对特征的自动提取能力，省略了传统波形分类需要提前提取时域波形的特征作为分类算法输入的步骤；然后，融合通道注意力机制(ECA)并对其进行改进，将空间维度的信息融入通道信息，优化了网络对关键信息的关注，更好地聚焦重要特征；最后，使用空间金字塔池化代替最大池化进行多尺度特征融合，得到更多的特征信息，构成多尺度注意残差网络。实验结果表明，最高分类准确率为97.11%,平均分类准确率为96.53%,证明了多尺度注意残差网络在地震波形分类任务中的有效性，为震源类型识别工作提供了一种新的方法。

关键词

天然地震 / 人工爆炸 / 残差模块 / 注意力机制 / 空间金字塔池化

基金资助

国家自然科学基金(41264001); 专项资金(075440); 广西重点研发计划(桂科AB18126045)