Нейросетевое моделирование годографов сейсмических волн

Abstract

Запропоновано використання мереж штучних нейронів для створення моделі поля часу пробігу P- та S-фаз сейсмічних хвиль. Розглянуто принципи функціонування багатошарової, повнозв’язаної, прямоструминної, керованої нейронної мережі, в якій використано для навчання метод зворотної передачі похибки, а також підходи до вибору оптимальної архітектури мережі, оцінок похибок режиму екстраполяції. Показано побудову тривимірних годографів для різних сценаріїв сейсмічного процесу на прикладах сейсмічних записів українських сейсмостанцій, їх використання для моделювання годографів та інверсії останніх. Наведено приклади інверсії годографа у межах моделі Герглотца — Віхерта для одиничних сейсмостанцій, а також узагальнення для випадку довільних координат джерела і точки реєстрації сигналу у Чорноморському регіоні.

The implementation of artificial neural networks for travel-time model of P- and S-phases of seismic waves arrangement is proposed. The principles of multilayer, fullconnected, feedforward, controlled, and backpropagated neuron network functioning and approach to net topology choice and extrapolation error assessment are considered. The 3D travel-time relationships for various scenario of seismic process using the travel-time inversion based on Ukrainian seismic stations records are considered. The examples of Herglotz — Wiehert inversion for single stations as well as for arbitrary source and station coordinates in circum-Black Sea region are presented.

Предлагается использование сетей искусственных нейронов для создания модели поля времени пробега Р- и S-фаз сейсмических волн. Рассмотрены принципы функционирования многослойной, полносвязанной, прямопоточной, управляемой нейронной сети, в которой используется для обучения метод обратной передачи ошибки, а также подходы к выбору оптимальной архитектуры сети, оценкам погрешностей режима экстраполяции. Построение трехмерных годографов для разных сценариев сейсмического процесса показано на примерах сейсмических записей украинских сейсмостанций и их использования для моделирования годографов и инверсии последних. Приведены примеры инверсии годографа в рамках модели Герглотца-Вихерта для единичных сейсмостанций, а также обобщение для случая произвольных координат источника и точки регистрации сигнала в Черноморском регионе.