基于深度学习的位场边界识别方法

作     者：张志厚 姚禹 石泽玉 王虎 乔中坤 王生仁 覃礼貌 杜世回 罗锋 刘慰心 ZHANG ZhiHou;YAO Yu;SHI ZeYu;WANG Hu;QIAO ZhongKun;WANG ShengRen;QIN LiMao;DU ShiHui;LUO Feng;LIU WeiXin

作者机构：西南交通大学地球科学与环境工程学院成都611756 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 吉林大学地球探测科学与信息技术长春130026 中铁一院勘察设计院集团有限公司西安710043 

基　　金：四川省科技厅计划项目(2021YJ0031) 中央高校基本科研业务费(2682021GF019,2682020CX14) 西藏自治区科技计划项目(XZ202001ZY0011G) 国家重点研发计划项目(2018YFC1505401) 中国中铁股份有限公司科技研究开发计划项目(CZ01-重点-05)联合资助 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2022年第65卷第5期

页      码：1785-1801页

摘      要：边界识别是位场数据处理中极为重要的一种技术,现有的边界识别方法属于无监督式机器运算,其识别精度与地质体的空间分布存在很大关系,尤其是对深部复杂异常体的识别存在边界模糊的特点.为了进一步提高边界识别的精度,受深度学习卓越非线性映射能力和监督式学习优点的启发,本文提出了基于深度学习的位场边界识别方法,深度学习网络结构是一种融合了多尺度特征和全局注意力机制的密集跳跃连接网络(PFD-Net).该网络结构首先以改进的U-net为骨干网络获取位场边界特征信息,然后在嵌套的标准卷积模块之间进行密集跳跃连接来缩减编码阶段到解码阶段的语义鸿沟,以及减少训练阶段梯度消失等问题,随后再采用全局注意力机制模块将多尺度的高低层特征信息进行融合,以此进一步加强边界的全局及细节定位.模型试验表明,PFD-Net网络能够准确识别出异常体的边界信息,且对于含噪声数据,其预测结果的质量不会降低,该网络表现出较强的泛化性和鲁棒性.最后将本文方法应用于藏东南某铁路隧道西段的航空磁测数据,取得了良好的边界识别结果并能够获得更多的构造信息.

主 题 词：位场边界识别 多尺度 注意力机制 密集跳跃连接 

学科分类：081801[081801] 081802[081802] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 

核心收录：

D　O　I：10.6038/cjg2022P0403

馆 藏 号：203111372...