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基于地震属性引导的深度学习落石信号识别:微震数据分析的新范式

该项目提供了一套完整的深度学习管道,利用地震波形属性预训练和落石事件微调的两阶段训练策略,从三分量微震数据中智能识别落石信号。

微震监测深度学习落石识别地震波形迁移学习地质灾害开源
发布时间 2026/05/12 13:56最近活动 2026/05/12 14:10预计阅读 2 分钟
基于地震属性引导的深度学习落石信号识别:微震数据分析的新范式
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【导读】基于地震属性引导的深度学习落石信号识别新范式

本项目提出融合地球物理领域知识的深度学习管道,通过地震属性预训练+落石事件微调的两阶段策略,从三分量微震数据中智能识别落石信号。项目开源代码、数据集及预训练模型,解决传统人工识别效率低、经典算法参数敏感的问题,为地质灾害监测提供新范式。

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研究背景:微震监测的挑战与传统方法局限

微震监测是岩质边坡破坏过程研究的关键手段,但连续波形数据量大,落石信号易被噪声/干扰淹没。传统方法依赖人工识别(效率低、主观)或STA/LTA等算法(参数敏感、难区分落石与其他事件),核心挑战是从海量数据中准确高效提取落石信号。

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技术方案:两阶段训练策略与模型架构

核心创新为地震属性引导的两阶段训练:

  1. 预训练阶段:从三分量波形计算SSD、原始峰度等地震属性,让模型学习地震波物理特征;
  2. 微调阶段:用落石/非落石标签数据迁移学习,快速收敛。模型集成GCAM可视化技术增强可解释性,训练流程由脚本自动编排。
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数据处理:三分量波形与地震属性特征工程

处理三分量(E/N/Z方向)波形数据,样本为固定长度窗口,采用逐点标注定位落石事件时段。特征由feature_set.pyphysical_features.py构建,支持SSD、原始峰度等属性,用户可扩展新计算方法。

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实际应用与开放科学:真实数据验证与可复现性支持

预测模块支持批量处理SAC格式数据,输出CSV结果。真实数据来自法国Séchilienne滑坡(含自动下载脚本)和瑞士Illgraben滑坡。项目开源代码、Zenodo发布整理数据集及预训练权重,工作流清晰,方便用户适配自身数据。

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意义与展望:领域知识与深度学习融合的推广价值

项目不仅提供实用工具,更展示领域知识融入深度学习的方法论,可推广至地震检测、火山微震等任务。为地质灾害监测从业者和研究者提供完整参考实现,加速深度学习在地球物理领域的落地。项目地址:https://github.com/yuxi-chenc/microseismic