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Título: Methods of time series data mining: diseño e implementación de un detector de actividad volcánica del sangay.
Autor: Medina Moreira, Jorge Andres
Palabras clave: VOLCÁN SANGAY
AUTOENCODER
MÁQUINAS DE SOPORTE VECTORIAL
DETECCIÓN VOLCÁNICA
VALIDACIÓN CRUZADA
FÍSICA
Fecha de publicación: oct-2022
Editorial: Quito : EPN, 2022.
Citación: Medina Moreira, J.A.(2022). Methods of time series data mining: diseño e implementación de un detector de actividad volcánica del sangay. 64 páginas. Quito : EPN.
Resumen: The Sangay is one of the most active volcanoes in Ecuador. Due to sporadic ash fall and climatic conditions, it is difficult to maintain continuous seismo-acoustic monitoring using using the closest seismic station to the volcano. In this study, we assess if a regional network can help fill in the observational gaps when nearest station measurements are not available. To this end, we design and implement a binary detector using signals from seismometers. A previously-generated dataset of times corresponding to labeled events and non-events from Sangay were taken between 2017 and 2020. The detector was implemented independently for seven stations located more than 50 km from the Sangay's summit, taking the two horizontal components (North and East) of the seismometer. To reduce the number of data points, two autoencoders were trained at each station with the Sangay events: one with the time series and the other with the spectral power density. We find that 10 dimensions are sufficient to adequately reconstruct the input data. A support vector machine (SVM) classifier was trained for each station for activity detection using the data from the autoencoders and other statistical indicators, obtaining a detection accuracy greater than 98 % at all stations. Finally, we asigned the probability of wheter or not the measurement in a station correspond to an event from the Sangay using 5-fold cross-validation, with which the minimum probability of detection of the majority of events and non-classified events was estimated.
Descripción: El volcán Sangay es uno de los más activos del Ecuador. Debido a la caída esporádica de ceniza y las condiciones climáticas, es difícil mantener un monitoreo sismo-acústico continuo utilizando la estación sísmica más próxima al volcán. En este estudio, evaluamos si una red regional puede ayudar a llenar los vacíos de observación cuando no se dispone de medidas de la estación más cercana. Con este fin, diseñamos e implementamos un detector binario utilizando señales de sismómetros. Se tomó un conjunto de tiempos generado previamente, correspondientes a eventos y no eventos etiquetados del Sangay entre 2017 y 2020. El detector se implementó independientemente para siete estaciones ubicadas a más de 50 km de la cumbre del Sangay, tomando las dos componentes horizontales (Norte y Este) del sismómetro. Para reducir el número de datos, se entrenaron dos autoencoders en cada estación con los eventos del Sangay: uno con la serie temporal y el otro con la densidad de potencia espectral. Encontramos que 10 dimensiones son suficientes para reconstruir adecuadamente los datos. Se entrenó un clasificador de máquina de soporte vectorial (SVM) en cada estación para la detección de actividad utilizando los datos de los autoencoders y otros indicadores estadísticos, obteniendo una exactitud de clasificación mayor al 98 % en todas las estaciones. Finalmente, se asignó la probabilidad de cuando un registro corresponde o no a un evento sísmico del Sangay con el método de validación cruzada de 5 iteraciones, con lo cual se estimó la probabilidad mínima de detección de la mayoría de eventos y no eventos clasificados.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/23353
Tipo: bachelorThesis
Aparece en las colecciones:Tesis Física (FISICA)

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