25.05.2018 10:41

В.Г. Гитис, А.Б. Дерендяев (ИППИ РАН): Метод, технология и система автоматического прогноза землетрясений

Категория: Общие, Анонсы, События, Постоянно действующие семинары (расп. 11), Проблемный Совет "Сейсмичность Земли, природные и природно-техногенные катастрофы" Проблемный Совет "Сейсмичность Земли, природные и природно-техногенные катастрофы"
Заседание Проблемного совета "Сейсмичность Земли, природные и природно-техногенные катастрофы" 31 мая 2018 г.


Уважаемые коллеги!

Очередное заседание Проблемного совета "Сейсмичность Земли, природные и природно-техногенные катастрофы" состоится в конференц-зале Института физики Земли РАН (Москва, ул. Бол. Грузинская, 10, строение 1, 3-ий этаж) 31 мая (четверг) 2018 г. в 14:00.

Повестка семинара: 

Доклад В.Г. Гитиса и А.Б. Дерендяева (Институт проблем передачи информации РАН)

на тему: "Метод, технология и система автоматического прогноза землетрясений"

Аннотация:
Предлагается подход к автоматическому прогнозу землетрясений.
Прогноз основан на новом методе одноклассовой классификации, который назван методом минимальной области тревоги. Задача состоит том, чтобы обнаружить наибольшее число прецедентов класса аномальных объектов при условии, что число всех объектов, классифицированных по ним как аномальные, не больше заданного. Идея алгоритма состоит в следующем. На первом шаге по каждому прецеденту строится множество классифицированных по нему аномальных объектов. Далее выбирается максимальное число прецедентов, для которых мощность объединения этих множеств не превосходит заранее заданное число N*. Решающее правило классифицирует объекты только по отобранным прецедентам. Для остальных прецедентов следует искать новые отличительные свойства и добавлять их в пространство признаков. Объем вычислений алгоритма существенно уменьшается, если отбирается не максимальное число прецедентов, а близкое к нему.
Технология объединяет два уровня анализа данных. Первый уровень поддерживает автоматическую обработку данных и интуитивно понятные для широкого класса пользователей методы анализа результатов. Второй уровень предназначен для детального анализа гипотез, которые специалист может сформулировать на первом уровне. Эта технология апробирована в сетевой ГИС платформе мониторинга и анализа сейсмических полей (http://distcomp.ru/geo/2/ , http://distcomp.ru/geo/3/) и в ГИС платформе мониторинга и анализа природных и антропогенных процессов в Арктике ( http://distcomp.ru/geo/arctic/index.html).
Платформа прогноза состоит из двух сетевых ГИС: ГеоПрогноз и ГеоТайм 3 http://distcomp.ru/geo/prognosis/. ГИС ГеоПрогноз построена в клиент-серверной архитектуре с тонким клиентом. Она представляет любые данные о стационарных и динамических свойствах сейсмического процесса в виде пространственных и пространственно-временных сеточных полей признаков. Это обеспечивает возможность комплексной обработки разнотипных исходных данных. Система регулярно с постоянным шагом во времени Δt загружает исходные данные, вычисляет сеточные пространственные и пространственно-временные поля-признаки, обучает поле прогноза, вычисляет область тревоги, оценивает статистические параметры прогноза и формирует ГИС-проект для запуска многофункциональной ГИС ГеоТайм 3. 
Момент объявления тревоги t разбивает работу системы на два временных интервала: интервал обучения с момента начала обучения до момента t и интервал прогноза (тестирования) от момента t до t+T. Тревога объявляется, если значение в сетки узле (x,y,t) прогнозного поля больше некоторого порога. При объявлении тревоги в данной точке сетки стоится цилиндр радиуса R образующей [(x, y, t), (x, y, t+T)]. Поле тревоги обнаруживает землетрясение, если его эпицентр попадает в область тревоги, состоящую из объединения цилиндров тревоги.
ГИС ГеоТайм 3 имеет клиент-серверную архитектуру с толстым Java-клиентом (http://www.geo.iitp.ru/GT3/). Она предназначена для анализа векторной и сеточной географической информации о пространственно-временных процессах. Она обладает развитой функциональностью, независимостью от платформы и от браузера, возможностью работы с распределенными информационными и вычислительными ресурсами и гибкой настройкой функционала на задачу пользователя. ГИС ГеоТайм 3 запускается со страницы ГИС ГеоПрогноз с теми же данными, которые перед этим в ней анализировались. При этом инструменты ГеоТайм 3 позволяют пользователю дополнить ГИС-проект тайловыми картами и 2D, 3D, 4D точечными, векторными и сеточными данными с удаленных и локальных серверов. ГИС поддерживает совместную обработку всех перечисленных выше типов данных.
Рассматриваются результаты тестирования ГИС-платформы автоматического прогноза землетрясений регионов Средиземноморья, Японии и Калифорнии. Тестирование выполнено по хорошо известным характеристикам каталога землетрясений. В следующих версиях планируется повысить качество прогноза за счет использования более широкого набора характеристик каталога землетрясений и за счет добавления других источников входных данных.

Председатель совета,
А.Д. Завьялов