深度学习人工智能密切关注火山运动

2022-02-12 16:24:00费梵保导读人工智能可以帮助科学家利用卫星数据来监视火山，深度例如夏威夷的学习莫纳罗阿火山。信用：AxelspaceRADAR卫星可以收集大量的人工遥感数据，这些数据

人工智能可以帮助科学家利用卫星数据来监视火山，密切例如夏威夷的关注莫纳罗阿火山。信用：Axelspace

RADAR卫星可以收集大量的火山遥感数据，这些数据可以近实时地检测火山的运动地面运动(表面变形)。这些地面运动可能预示着即将发生的深度火山活动和动荡。但是学习，云，人工其他大气和仪器干扰会在这些地面运动测量中引入重大误差。密切

现在，关注宾夕法尼亚州立大学的火山研究人员已经使用人工智能(AI)清除了这些噪音，从而极大地促进和改善了对火山运动的运动近实时观测以及对火山活动和动荡的检测。

“火山的深度形状在不断变化，其中很大一部分变化是由于岩浆储层和导管构成的岩浆管道系统中的地下岩浆运动，”地球科学研究所和数据与计算科学研究所(ICDS)副教授Christelle Wauthier说教师。“这一运动大部分是微妙的，肉眼无法察觉。”

该论文的主要作者，地球科学的博士后学者孙建说，地球学家已经使用多种方法来测量火山周围和其他地震活动区域的地面变化，但都存在局限性。来自地球与矿物科学学院。

他补充说，例如，科学家可以利用地面站，如GPS或测斜仪，以监控可能的地面运动，由于火山活动。但是，这些基于地面的方法存在一些问题。首先，仪器价格昂贵，需要现场安装和维护。

“因此，首先很难在特定区域放置很多地面站，但是，可以说实际上发生了火山爆炸或地震，这很可能会损坏很多这些非常昂贵的仪器。”孙说。“第二，这些仪器只会在安装它们的特定位置为您提供地面运动测量，因此这些测量的空间覆盖范围非常有限。”

另一方面，卫星和其他形式的遥感可以为地球科学家收集有关火山活动的许多重要数据。这些设备在大多数情况下也不会受到喷发的伤害，而卫星图像提供了非常广泛的地面运动空间覆盖。但是，Sun表示，即使这种方法也有其缺点。

他说：“我们可以使用RADAR遥感器监测地震或火山造成的地面运动，但是，尽管我们可以访问许多遥感数据，但RADAR波必须穿过大气层才能在传感器处记录下来。” 。“而且传播路径可能会受到该大气层的影响，特别是在热带气候中，水蒸气很多，时间和空间会出现云层变化。”

研究人员称，他们在最近出版的《地球物理研究杂志》上报告了他们的发现，他们开发的一种深度学习方法非常像拼图大师。通过获取清晰的数据，系统可以开始填充“嘈杂”数据的空洞，这些空洞是由天气和其他仪器噪声的干扰而造成的。然后，它可以对土地及其运动进行合理准确的描述。

Sun说，使用这种深度学习方法，科学家可以获取有关地面运动的宝贵见解，尤其是在有活火山，地震带和断层的地区。该程序可能能够发现潜在的警告信号，例如突然的土地转移可能预示着即将来临的火山爆发或地震。

Sun表示：“对于靠近活动火山或发生地震的地区来说，尽早发出预警可能真的很重要。”

顾名思义，深度学习使用训练数据来教系统识别程序员想要学习的功能。在这种情况下，研究人员使用类似于卫星表面变形数据的合成数据对系统进行了训练。数据包括火山变形信号，空间和地形相关的大气特征以及卫星轨道估计中的误差。

根据Wauthier所说，未来的研究将集中在完善和扩展我们的深度学习算法上。

她说：“我们希望能够识别地震和断层运动以及岩浆源，并包括几个产生地表变形的地下源。” “得益于宇航局的支持，我们将这种新的开创性方法应用于其他活火山。”