Detección automática de eventos sísmicos en el volcán Cotopaxi mediante técnicas de aprendizaje de máquinas

Abstract

Los volcanes con un alto riesgo de futuras erupciones pueden causar algún tipo de catástrofe. Con el propósito de preservar vidas humanas y pérdidas materiales, se desarrolló un sistema de detección automática de eventos sísmicos en el volcán Cotopaxi mediante técnicas de aprendizaje de máquinas. Inicialmente, un estudio se realizó de los registros y las etiquetas de señales sísmicas monitorizadas por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN) durante el 2012; los datos en formato .SAC y las etiquetas de los eventos sísmicos se extrajeron automáticamente mediante código en MATLAB® para su lectura, concatenación, visualización y posterior procesamiento de la señal. El sistema continúa con el procesamiento digital de señales y segmentado de la señal en ventanas, para cada ventana se extrajeron características en el dominio del tiempo y la frecuencia, que posteriormente sirven para la selección de características relevantes con filtros. Las etiquetas de los eventos se crearon con: etiquetas del IGEPN, técnica STA/LTA, la unión y las coincidencias de ambos. La detección de eventos sísmicos aplicando Redes Neuronales y SVM se realizaron con la matriz que contiene las características y respectivos etiquetados, se evaluaron mediante diferentes técnicas. Los resultados se presentaron en términos de exactitud, sensibilidad, especificidad, capacidad predictiva y BER, alcanzando porcentajes del 95.35% y 96.92% en exactitud para SVM y Redes Neuronales respectivamente.