地震地质 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (5): 1326-1338.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.05.017
杨玉1)(), 吴云龙1,2),*(), 姚运生1), 单维锋1)
收稿日期:
2021-01-11
修回日期:
2021-05-27
出版日期:
2021-10-20
发布日期:
2021-12-06
通讯作者:
吴云龙
作者简介:
杨玉, 女, 1997年生, 2019年于天津商业大学获应用化学专业学士学位, 现为防灾科技学院资源与环境专业在读硕士研究生, 主要从事灾害信息处理技术方面的研究, 电话: 13163113620, E-mail: yuyang_2021@126.com。
基金资助:
YANG Yu1)(), WU Yun-long1,2),*(), YAO Yun-sheng1), SHAN Wei-feng1)
Received:
2021-01-11
Revised:
2021-05-27
Online:
2021-10-20
Published:
2021-12-06
Contact:
WU Yun-long
摘要:
粗差探测是卫星重力数据预处理环节的关键步骤。针对海量观测数据如卫星重力梯度数据, 原有的粗差探测方法存在时间消耗长、 准确率较低等不足。文中基于长短时记忆(LSTM)网络方法, 提出了可用于重力梯度数据粗差探测的机器学习方法, 实现了对长时间序列观测数据的粗差识别问题, 避免了粗差对观测数据的影响。计算结果显示, LSTM训练模型的预测精度达99.4%, 在预测过程中, 扩大训练数据量或增加LSTM神经元的个数都可提高预测效果, 且损失函数、 学习率、 迭代次数等是影响预测效果的主要模型参数。训练模型识别粗差实验结果表明: LSTM模型能够很好地应用于卫星重力梯度测量观测数据的粗差探测。
中图分类号:
杨玉, 吴云龙, 姚运生, 单维锋. 采用长短时记忆网络训练的卫星重力数据粗差探测方法与应用[J]. 地震地质, 2021, 43(5): 1326-1338.
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参数名称 | 设置 |
---|---|
Batch_size | 50 |
Test_batch_size | 1 |
N_epochs | 250 |
Save_freq | 10 |
Learning rate | 0.01 |
表1 长短时记忆网络训练参数
Table1 Training parameters of long short-term memory neural network
参数名称 | 设置 |
---|---|
Batch_size | 50 |
Test_batch_size | 1 |
N_epochs | 250 |
Save_freq | 10 |
Learning rate | 0.01 |
重力场模型及阶数 | 长半轴/km | 偏心率 | 轨道倾角/(°) | 周期/s | 平均高度/km |
---|---|---|---|---|---|
EFM96 300阶 | 6 628 | 0.001 | 96.7 | 5 375 | 250 |
表2 数据模拟采用的相关参数
Table2 Related parameters used for data simulation
重力场模型及阶数 | 长半轴/km | 偏心率 | 轨道倾角/(°) | 周期/s | 平均高度/km |
---|---|---|---|---|---|
EFM96 300阶 | 6 628 | 0.001 | 96.7 | 5 375 | 250 |
最大值/10-9 | 最小值/10-9 | 平均值/10-9 | 标准差/10-9 | |
---|---|---|---|---|
Vzz | 2 729.178 745 | 2 757.579 904 | 2 740.078 088 | 7.567 995 |
表3 模拟重力梯度数据的统计值(单位: s-2)
Table3 Statistics of simulated gravity gradiometry data(unit: s-2)
最大值/10-9 | 最小值/10-9 | 平均值/10-9 | 标准差/10-9 | |
---|---|---|---|---|
Vzz | 2 729.178 745 | 2 757.579 904 | 2 740.078 088 | 7.567 995 |
成功率/% | 失败率/% | |
---|---|---|
离散态粗差 | 100 | 0 |
区域态粗差 | 96 | 5 |
总体粗差 | 99.4 | 5.8 |
表4 重力梯度数据粗差探测结果
Table4 Results of outlier detection of gravity gradiometry data
成功率/% | 失败率/% | |
---|---|---|
离散态粗差 | 100 | 0 |
区域态粗差 | 96 | 5 |
总体粗差 | 99.4 | 5.8 |
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