論文の概要: DispFormer: Pretrained Transformer for Flexible Dispersion Curve Inversion from Global Synthesis to Regional Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.04366v1
- Date: Wed, 08 Jan 2025 09:08:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-09 14:55:19.752430
- Title: DispFormer: Pretrained Transformer for Flexible Dispersion Curve Inversion from Global Synthesis to Regional Applications
- Title（参考訳）: DispFormer:グローバル合成から地域応用へのフレキシブル分散曲線インバージョンのための事前学習型変換器
- Authors: Feng Liu, Bao Deng, Rui Su, Lei Bai, Wanli Ouyang,
- Abstract要約: 本研究では、レイリー波位相と群分散曲線から$v_s$プロファイルを反転させるトランスフォーマーベースのニューラルネットワークであるDispFormerを提案する。
結果は、ラベル付きデータなしでもゼロショットのDispFormerは、基底の真実とよく一致する逆プロファイルを生成することを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 59.488352977043974
- License:
- Abstract: Surface wave dispersion curve inversion is essential for estimating subsurface Shear-wave velocity ($v_s$), yet traditional methods often struggle to balance computational efficiency with inversion accuracy. While deep learning approaches show promise, previous studies typically require large amounts of labeled data and struggle with real-world datasets that have varying period ranges, missing data, and low signal-to-noise ratios. This study proposes DispFormer, a transformer-based neural network for inverting the $v_s$ profile from Rayleigh-wave phase and group dispersion curves. DispFormer processes dispersion data at each period independently, thereby allowing it to handle data of varying lengths without requiring network modifications or alignment between training and testing data. The performance is demonstrated by pre-training it on a global synthetic dataset and testing it on two regional synthetic datasets using zero-shot and few-shot strategies. Results indicate that zero-shot DispFormer, even without any labeled data, produces inversion profiles that match well with the ground truth, providing a deployable initial model generator to assist traditional methods. When labeled data is available, few-shot DispFormer outperforms traditional methods with only a small number of labels. Furthermore, real-world tests indicate that DispFormer effectively handles varying length data, and yields lower data residuals than reference models. These findings demonstrate that DispFormer provides a robust foundation model for dispersion curve inversion and is a promising approach for broader applications.
- Abstract（参考訳）: 表面波の分散曲線のインバージョンは、地下せん断波速度(v_s$)を推定するのに不可欠であるが、従来の手法は計算効率と反転精度のバランスをとるのにしばしば苦労する。
ディープラーニングのアプローチは将来性を示しているが、従来の研究ではラベル付きデータが多く必要であり、様々な期間範囲、欠落データ、低信号対雑音比を持つ実世界のデータセットと競合することが多い。
本研究では、レイリー波位相と群分散曲線から$v_s$プロファイルを反転させるトランスフォーマーベースのニューラルネットワークであるDispFormerを提案する。
DispFormerは各期間に個別に分散データを処理し、ネットワークの変更やトレーニングとテストデータ間のアライメントを必要とせずに、様々な長さのデータを処理することができる。
この性能は、グローバルな合成データセットで事前トレーニングし、ゼロショットと少数ショット戦略を使用して2つの地域合成データセットでテストすることで実証される。
その結果、ラベル付きデータなしでもゼロショットのDispFormerは、地上の真実とよく一致する逆プロファイルを生成し、従来のメソッドをサポートするデプロイ可能な初期モデルジェネレータを提供することがわかった。
ラベル付きデータが利用できる場合、少数のDispFormerは、少数のラベルしか持たない従来のメソッドよりも優れている。
さらに、実世界のテストでは、DispFormerが様々な長さデータを効果的に処理し、参照モデルよりも低いデータ残量を出力していることを示している。
これらの結果から,DispFormerは分散曲線の逆転に対する堅牢な基礎モデルを提供し,より広範なアプリケーションに対して有望なアプローチであることが示された。
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