Machine Learning for Fast and Reliable Source-Location Estimation in Earthquake Early Warning

计算机科学 地震位置 预警系统 利用 到达时间 实时计算 地震预警系统 到达时间 遥感 地震学 地质学 电信 无线 计算机安全 诱发地震 工程类 运输工程
作者
Omar M. Saad,Yunfeng Chen,Daniel T. Trugman,M. Sami Soliman,Lotfy Samy,Alexandros Savvaidis,Mohamed A. Khamis,Ali G. Hafez,Sergey Fomel,Yangkang Chen
出处
期刊:IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:19: 1-5 被引量:10
标识
DOI:10.1109/lgrs.2022.3142714
摘要

We develop a random forest (RF) model for rapid earthquake location with an aim to assist earthquake early warning (EEW) systems in fast decision making. This system exploits P-wave arrival times at the first five stations recording an earthquake and computes their respective arrival time differences relative to a reference station (i.e., the first recording station). These differential P-wave arrival times and station locations are classified in the RF model to estimate the epicentral location. We train and test the proposed algorithm with an earthquake catalog from Japan. The RF model predicts the earthquake locations with high accuracy, achieving a mean absolute error (MAE) of 2.88 km. As importantly, the proposed RF model can learn from a limited amount of data (i.e., 10% of the dataset) and much fewer (i.e., three) recording stations and still achieve satisfactory results (MAE < 5 km). The algorithm is accurate, generalizable, and rapidly responding, thereby offering a powerful new tool for fast and reliable source-location prediction in EEW.

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