Identifying the arrival times of seismic P-phases plays a significant role in real-time seismic monitoring, which provides critical guidance for emergency response activities. While considerable research has been conducted on this topic, efficiently capturing the arrival times of seismic P-phases hidden within intensively distributed and noisy seismic waves, such as those generated by the aftershocks of destructive earthquakes, remains a real challenge since most common existing methods in seismology rely on laborious expert supervision. To this end, in this paper, we present a machine learning-enhanced framework based on ensemble learning strategy, EL-Picker, for the automatic identification of seismic P-phase arrivals on continuous and massive waveforms. More specifically, EL-Picker consists of three modules, namely, Trigger, Classifier, and Refiner, and an ensemble learning strategy is exploited to integrate several machine learning classifiers. An evaluation of the aftershocks following the MS 8.0 Wenchuan earthquake demonstrates that EL-Picker can not only achieve the best identification performance but also identify 120% more seismic P-phase arrivals as complementary data. Meanwhile, experimental results also reveal both the applicability of different machine learning models for waveforms collected from different seismic stations and the regularities of seismic P-phase arrivals that might be neglected during manual inspection. These findings clearly validate the effectiveness, efficiency, flexibility and stability of EL-Picker. Note that this paper is the English version of our work published in Science China Information Science (http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSI-2020-0214).


翻译:在实时地震监测中,确定地震P阶段的到达时间在实时地震监测中起着重要作用,为应急反应活动提供了重要的指导。虽然已就此专题进行了大量研究,但有效捕捉了在密集分布和吵闹地震波中隐藏的地震P阶段的到达时间,例如破坏性地震的余震产生的震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震震P阶段的到达时间,这仍然是一个真正的挑战,因为地震学中大多数常见的现有方法都依赖艰苦的专家监督。为此,我们在本文件中提出了一个基于共同科学学习战略的机器学习强化框架,即EL-Picker自动识别地震P阶段到达时间,以连续和大规模波波变形式自动识别地震P阶段到达的时间。更具体地说,EL-Picker由三个模块组成,即Triger、分类和Refiner组成,三个模块,即Triger、分类和Refer,以及共同的学习策略战略,将若干机器学习分类分析分类分析师的后震波测判。对中国的系统进行定期评估,这些地震评估时,可以将收集不同阶段。

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