I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 7 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 5 ,   p p .   2 0 5 8 ~ 2 0 6 8   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 7 . i 3 . pp 205 8 - 2 0 6 8           2058     J o ur na ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Adv a ncements i seis mic da ta co lle ction a nd an a ly sis  t hro ug ma chine learning       Su j a t a   K ulk a rni 1 ,   M a la y   P h a dk e 1 ,   Ash wini Sa wa nt 2 ,   Nee l P a t el 1 ,   O m   P a t il 1   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   T e l e c o mm u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   S a r d a r   P a t e l   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,   A n d h e r i ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   T e l e c o mm u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   V i v e k a n a n d   E d u c a t i o n   S o c i e t y s I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,     C h e mb u r ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J ul   15 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct   10 202 4   Acc ep ted   Oct   28 ,   2 0 2 4       Th e   e v o lu ti o n   o f   se ism ic  d a ta  c o ll e c ti o n   h a b e e n   d riv e n   b y   t h e   n e e d   f o r   sta ti o n t o   c a p t u re   larg e   v o l u m e o h ig h - fre q u e n c y   si g n a ls  c o n t in u o u sl y .   Th e se   sig n a ls  ty p ica ll y   c o n tai n   b o t h   se ism ic  a n d   n o n - se ism ic  in fo rm a ti o n .   P re v io u re se a rc h   c o n v e rted   S EE d a ta  in to   CS V   fo rm a a n d   u se d   p rin c ip a l   c o m p o n e n a n a ly sis  ( P CA )   f o f e a tu re   e x trac ti o n   fro m   t h e   se ism ic  d a tas e t.   M a c h in e   lea rn i n g   m o d e ls  we re   t h e n   e m p l o y e d ,   s h o wi n g   a n   imp r o v e m e n in   id e n ti f y in g   se ism ic  a n d   n o n - se is m ic  e v e n ts.  Th is   p a p e r   fo c u se o n   a p p ly in g   d e e p   lea rn in g   m e th o d s,  sp e c ifi c a ll y   d e e p   n e u ra n e tw o rk (DN N)  a n d   a   h y b rid   m o d e l   c o m b in i n g   l o n g   s h o rt - term   m e m o ry   (L S TM )   n e t wo rk wit h   DN (LS TM + DN N).  Th e   p ro p o se d   d e e p   lea rn in g   m o d e ls  d e m o n stra te  a   n o tab le  imp ro v e m e n o v e tr a d it io n a m a c h in e   lea rn in g   t e c h n iq u e .   Ex p e rime n tal  re su lt sh o a   tes a c c u ra c y   o 9 9 . 2 4 %   u si n g   d e e p   lea rn in g ,   c o m p a re d   to   a n   a v e ra g e   o 9 7 . 8 0 %   a c h iev e d   wit h   m a c h in e   lea rn in g   m o d e ls,   in d ica ti n g   a   1 . 4 6 %   e n h a n c e m e n in   d e tec ti o n   a c c u ra c y .   Th is   u n d e r sc o re th e   p o ten ti a o f   d e e p   lea rn i n g   in   a c c u ra tely   d e tec ti n g   se ism ic  e v e n ts  in   re a l - ti m e   m o n it o r in g   sy ste m s.   K ey w o r d s :   Dee p   lear n in g   E ar th q u a k d etec tio n   Featu r ex tr ac tio n   L o n g   s h o r t - ter m   m e m o r y   R ea l tim d ataset   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su jata  Ku lk ar n i   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   T elec o m m u n icatio n   E n g in ee r in g ,   Sar d ar   Patel  I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   An d h er i ,   I n d ia   E m ail:  s u jata_ k u lk ar n i@ s p it.a c. in       1.   I NT RO D UCT I O N   E ar ly   d etec tio n   o f   ea r th q u ak e s   is   e s s en tial   f o r   r ed u cin g   d a m ag an d   s av in g   liv es  [ 1 ] .   E ar th q u ak e s   ar ty p ically   ca u s ed   b y   p late  tecto n ics  an d   th s u d d e n   r ele ase  o f   elastic  en er g y   s to r ed   i n   g eo lo g ical  f a u lts ,   r esu ltin g   in   th s h ak in g   o f   th E ar th ' s   s u r f ac e.   T h is   en er g y   r elea s g en er ates  s eismic   wav es,  an d   th m ag n itu d e   o f   an   ea r th q u ak e   is   p r o p o r tio n al  to   th lo g ar ith m   o f   th e   en er g y   r elea s ed .   T ec h n o lo g ical  d ev elo p m e n ts   h av g r ea tly   in cr ea s ed   th k n o wled g o f   th e   in ter io r   s tr u ctu r an d   d y n am ic  p r o ce s s es  o f   th E ar th .   On e x am p le  is   th b e tter   r ec o r d i n g   o f   s eismic   wav es  u s in g   s en s itiv s en s o r s   s u ch   as  s eismo g r ap h s .   T h ese  d ev elo p m en ts   ar ess en tial  to   in cr ea s in g   th ca p ac ity   to   an ticip ate  an d   less en   th ef f ec ts   o f   ea r th q u ak es,  wh ic h   ar am o n g   th m o s t [ 2 ] .   Ma n ag in g   th e   lar g v o lu m es  o f   d ata  g en er ated   b y   s eismic   s tatio n s ,   wh ich   co n tin u ally   r ec o r d   s ig n als   at  h ig h   s am p le  f r eq u en cies ,   is   ch allen g in g   b u cr u cial  f o r   u n d er s tan d in g   s eismi ac tiv ity Seis m o g r ap h s ,   d er iv ed   f r o m   g r o u n d   m o ti o n   d ata  r ec o r d ed   b y   ac ce le r o g r a p h s ,   ar e   u s ed   b y   r esear c h er s   an d   s eismo lo g is ts   to   d eter m in k ey   p ar am eter s   s u c h   as  wav elen g th ,   f r e q u en c y ,   m ag n itu d e,   a n d   tim in g   o f   s eismic   s ig n als  [ 3 ] ,   [ 4 ] .   I d en tify in g   th p r im ar y   ( P - wav e)   an d   s ec o n d ar y   ( S - wav e)   w av es  in   th ese  s ig n als  is   cr u cial  as  th ey   f r eq u en tly   co n tain   b o th   s eismic   an d   n o n - s eismic   d ata  as  s h o wn   in   Fig u r 1 .   S - wav es  f o llo P - wav es  d u r in g   an   ea r th q u ak e ,   wh ich   ar th f astes s e is m ic  wav e s   b u ar h ar d   to   d ete ct  b ec au s o f   th eir   lo f r eq u en c y   [ 5 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A d va n ce men ts   in   s eismic d a ta   co llectio n   a n d   a n a lysi s   th r o u g h …  ( S u ja t a   K u lka r n i )   2059   Fu r th er m o r e ,   as  illu s tr ated   i n   Fig u r 2 ,   th r ee - co m p o n en s eismo g r am   d ata  th at  r ec o r d   g r o u n d   m o tio n   in   v er tical,   n o r th - s o u th ,   an d   ea s t - west  d ir ec tio n s ,   alo n g   with   i n f o r m atio n   f r o m   L o v a n d   R ay leig h   wav es  [ 6 ] ,   o f f er   f u ll  p ictu r o f   s eismic   o cc u r r e n ce s .   T h u n d er s tan d i n g   o f   s eismic   ac tiv ity   an d   t h ca p ac ity   to   id en tify   an d   r esp o n d   to   e ar th q u ak es will b o th   b e n ef it f r o m   th is   th o r o u g h   ex am in atio n .               Fig u r 1 .   E a r th q u a k with   P - wav an d   S - wav ar r iv als [ 7 ]   Fig u r 2 .   T h r ee - c o m p o n en t se is m o g r am   r ec o r d s   g r o u n d   m o tio n   in   t h r ee   p e r p en d icu lar   d ir ec tio n s       T h m an ag e m en o f   d iv er s a n d   en o r m o u s   am o u n ts   o f   s eismic   d ata  h as  b ee n   g r ea tly   im p r o v e d   b y   th d ev el o p m en t   o f   im p r o v e d   s eismic   d ata  co llectio n   tec h n i q u es.  W ith   th ese  m et h o d s ,   th e r is   n o   lo n g er   an y   n ee d   f o r   c o n tin u o u s   s to r in g   an d   m o r e f f ec tiv d ata  p r o ce s s in g   b ec au s ea ch   s eismi s ig n al  is   h an d led   in d ep en d en tly .   I n   o r d er   to   p r o v id co m p lete  d ataset  with   tr u s two r th y   ch ar ac ter is tics   lik f r eq u en cy ,   am p litu d e,   a n d   d u r atio n ,   s eismic   ev en ts   ar u s u ally   d etec ted   at  ea ch   s tatio n   u s in g   en er g y   d etec to r s .   T h r aw   d ata  is   th en   tr an s lated   in to   C SV  f o r m at  [ 8 ] .   T o   f u r t h er   o p tim ize  p er f o r m an ce ,   d im en s io n ality   r ed u ctio n   tech n iq u es  ar ap p lied ,   lead i n g   to   b etter   co m p u tin g   e f f i c ien cy .   Mo d els  s u ch   as  lo g is tic  r eg r ess io n   an d   d ec is io n   tr ee s   h av s h o wn   p r o m is in g   r esu lts ,   as  in d icate d   b y   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1   s co r es.  Pra ctica l   ap p licatio n s   o f   th ese  m eth o d s   [ 9 ]   h a v b ee n   d em o n s tr ated   w ith   d ata  f r o m   s in g le  s en s o r s   an d   s en s o r   n etwo r k s   n ea r   B asav ak aly an ,   Kar n atak a,   y ield in g   lo wer   f alse  alar m   r ates  an d   h ig h lig h tin g   th eir   ef f ec tiv en ess   in   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s .   Dee p   n eu r al  n etwo r k s   ( DNNs)   ar v ital  m ac h in e   lear n in g   tech n iq u with   s ig n if ican a p p licatio n s   in   v ar io u s   in d u s tr ies  [ 1 0 ] ,   i n c lu d in g   s eismo lo g y .   Dee p   lear n in g   d etec ts   s ig n if ican ch ar ac ter is tics   f r o m   u n lab eled   d ata  m o r s u cc ess f u lly   th an   o th er   m ac h in lear n i n g   tech n iq u es  b y   wo r k in g   d ir ec tly   with   r aw  d ata   with o u th r eq u ir em en f o r   p r ep ar atio n .   DNNs  h av b ee n   s u g g ested   in   s eismo l o g y   f o r   ap p licatio n s   in clu d in g   lith o lo g y   p r ed ictio n ,   s eismic   d ata  in v er s io n ,   an d   ea r th q u ak d etec tio n   [ 1 1 ] .   T h e   in te g r atio n   o f   m ac h in lear n in g   in t o   ea r th q u ak s eism o lo g y   h as  ex ten d e d   to   a r ea s   lik g r o u n d   m o tio n   p r e d ictio n ,   s eismic ity   an aly s is ,   ea r th q u ak e   ca talo g   d e v elo p m en t,  an d   a n aly zin g   g eo d etic  d ata  r elate d   to   cr u s tal  d ef o r m atio n   [ 1 2 ] .   Ma jo r   s tu d ies  h av h ig h lig h ted   th p o ten tial  o f   m ac h in e   lear n in g   t o   ad v a n ce   s eismic   r esear ch ,   p ar ticu lar ly   th r o u g h   clu s ter in g   an aly s is   an d   d etec tin g   tecto n ic  s ig n als  in   g eo d etic  d ata.   T h ese  ad v an ce m en ts   d em o n s tr ate  th g r o win g   im p o r ta n ce   o f   DNNs  in   en h an ci n g   th k n o wled g a n d   p r e d ictio n   o f   s eismic   ev en t s .   T h STA/L T m eth o d   [ 1 3 ] ,   co m m o n ly   u s ed   f o r   m o n ito r in g   en er g y   r atio s   in   s eismi d ata,   is   ef f ec tiv b u h as  lim itatio n s   i n   p r ec is io n   an d   ca n   b s u s ce p tib le  to   in ter f er en ce ,   p ar ticu lar ly   in   p r ed ictin g   s h ea r   wav ar r i v al  tim es.  Fau lt  Den s ity   was  d eter m in ed   u s in g   Ker n el  Den s ity   E s tim a tio n   an d   B iv ar iate  Mo r an ' s   I   in   o r d er   to   en h an ce   ea r th q u ak d etec tio n .   I was  th en   co m p ar ed   to   o th er   p a r am e ter s   u s in g   v ar iety   o f   p er f o r m an ce   cr iter ia,   in clu d in g   ac cu r ac y ,   s en s itiv ity ,   an d   s p ec if icity   [ 1 4 ] .   W h en   co m b i n ed   with   SVM  an d   DNN  m o d els,  th is   p ar am eter   p er f o r m ed   v er y   well  f o r   ea r th q u ak es  with   h ig h   m ag n itu d e.   Ad d itio n ally ,   th e   ea r th q u ak e   s itu atio n   lear n i n g   s y s tem   ( E SLS) ,   clo u d - b ased   s er v er   u s in g   YOL f o r   o b j ec d etec tio n   [ 1 5 ] ,   ac h iev ed   an   av er ag e   s er v ice  ti m o f   0 . 8   s ec o n d s   an d   9 6 ac cu r ac y   in   i d en tify in g   h az a r d o u s   item s .     R ec u r r en n e u r al  n etwo r k   ( R NN)   u n its ,   wh ich   ca p t u r t h e   in tr in s i tem p o r al  p r o p er ties   o f   s eismic   d ata,   ar em p lo y e d   in   th is   s tu d y   [ 1 ]   to   c o n s tr u ct  an   ef f icien d ee p   n eu r al  n etwo r k - b ased   e ar th q u ak d etec to r   an d   p r e d icto r .   L ik ANN  m o d els,  th L STM   m o d el  p er f o r m s   well  f o r   s m all  to   m ed iu m - s ized   ea r th q u ak es  b u t   h as  tr o u b le   with   lar g e - s ca le  o cc u r r e n ce s .   T wo   h y b r i d   m a ch in lear n in g   m o d els  ( FP A - E L an d   FP A - LS - SVM)   wer p r esen ted   [ 1 6 ]   to   im p r o v e   p r ed ictio n   ac cu r ac y th latter   m o d el   d em o n s tr ated   s u p er io r   ac c u r ac y   in   p r ed ictin g   ea r th q u ak m ag n itu d es  o v er   f if teen - d ay   p e r i o d .   T h r esear ch   also   ex am i n es  m ac h in lear n in g   alg o r ith m s   s u ch   as  SVM  an d   R an d o m   Fo r est  [ 1 7 ] ,   p o in tin g   o u th at   th ANN   ap p r o ac h   h ad   th b est   p r ed ictio n   ac cu r ac y   o f   9 6 . 2 7 [ 1 8 ] .   Pre d ictio n   ac c u r ac y   was  f u r th er   in cr ea s ed   b y   u s i n g   lo n g   s h o r t - ter m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 5 :   2 0 5 8 - 2 0 6 8   2060   m em o r y   ( L STM )   n e two r k s   to   co m p r eh e n d   th s p atio tem p o r al  r elatio n s h ip s   b etwe en   ea r th q u ak es,  p ar ticu lar l y   wh en   u tili zin g   two - d im e n s io n al  in f o r m atio n   [ 1 9 ] .   I n   ad d itio n ,   a   tech n iq u k n o wn   as  PR - KNN  was     p r esen ted   [ 2 0 ]   to   ef f icien tly   p r ed ict  af ter s h o ck s   with   m ag n itu d es  o f   4 . 0   o r   ab o v b y   f u s in g   Po ly n o m ial  R eg r ess io n   an d   K - NN  m o d els.  L o n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   n etwo r k s   we r d e v elo p ed   to   o v e r co m e   th e   s h o r tco m in g s   o f   R NNs.  T h ese  n etwo r k s   h av e   m em o r y   ce lls   with   in p u t,   f o r g et,   an d   o u tp u t   g ates  th at  aid   in   th m an ag em en o f   lo n g - t er m   d ep en d en cies [ 2 1 ] .   Pre v io u s   r esear ch   in to   ca teg o r izin g   s eismic   ev en ts   h as  e n co u n ter e d   m u ltip le  r estrictio n s .   So m e   p eo p le  d ep en d ed   o n   h an d cr af ted   f ea tu r e   s ets,  p o s s ib ly   o v er lo o k in g   cr u cial  s eismic   s ig n al  tr aits   [ 2 2 ] .   C o n v en tio n al  m ac h i n lear n i n g   tech n i q u es  lik SVM  o r   d ec is io n   tr ee s   h ad   d if f icu lty   ca p tu r in g   th tim e - r elate d   f ea tu r es  o f   s eismic   s ig n als,  r esu ltin g   in   o m itti n g   im p o r tan tem p o r al  d ata  [ 2 3 ] .   Mo r eo v er ,   h ig h - d im en s io n al  d atasets   f r eq u en t ly   led   to   o v er   f itti n g ,   d ec r ea s in g   th ab ilit y   to   g en er al ize  [ 2 4 ] .   C er tain   s tu d ies  s tr o n g ly   em p h asized   p r ec is io n   as  m ea s u r o f   p er f o r m an ce ,   wh ich   m ay   b d ec ep tiv in   d atasets   th at  ar n o ev en ly   d is tr ib u te d   [ 2 5 ] .   T h p r o p o s ed   a p p r o ac h   is   u s ed   p r in cip al  c o m p o n en a n aly s is   ( P C A)   to   r ed u ce   d im en s io n ality   an d   p r ev en o v er   f itti n g   wh ile  r et ain in g   ess en tial  s ei s m ic  f ea tu r es.  Var io u s   m ac h in lear n in g   m o d els,  in clu d in g   lo g is tic  r eg r ess io n ,   Naiv e   B ay es,  SVM,   d ec is io n   t r ee s ,   an d   r an d o m   f o r ests ,   wer ass ess ed ,   alo n g   with   d ee p   lear n in g   m o d els  lik f ee d - f o r war d   n eu r al  n etwo r k s   an d   L S T M.   L STM   n etwo r k s   wer p a r ticu lar ly   ef f ec tiv e   in   ca p tu r in g   tem p o r al  s eismic   p atter n s .   E v alu atio n   m etr ics  s u ch   as  p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   an d   R O C   AUC   wer u s ed ,   wh ile  cr o s s - v alid a tio n ,   ea r ly   s to p p i n g ,   an d   lear n in g   r ate  ad ju s tm en ts   wer e m p lo y ed   t o   im p r o v g en er aliza tio n .   Sectio n   2   c o v e r s   th m et h o d o lo g y   an d   PC A,   Sectio n   3   d etails  m o d el  ev al u atio n ,   a n d   Sectio n s   4 6   p r esen t th co n clu s io n ,   r e f er en ce s ,   an d   ac k n o wled g m en ts .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     Da t a s et   o utline   T h d ata  is   m eticu lo u s ly   co ll ec ted   f r o m   t h s ch o o o f   ea r t h   s cien ce s   at  Swam R am an an d   T ee r th   Ma r ath wad Un iv e r s ity   in   Na n d ed ,   Ma h ar ash tr a,   I n d ia,   as  well  as  f r o m   d if f er e n s tatio n s   s u ch   as  B VSK  an d   CU KG.   T h is   ex p er im en tal  d ata  co m es  f r o m   wid e b an d   s eismic   s ig n als  co llected   b y   T r illi u m   1 2 0 QA   b r o ad b an d   s eismo lo g ical  s en s o r s   s tr ateg ically   p lace d   clo s e   to   B asav ak aly a n   a n d   t h ce n tr al  Un iv er s ity   o f   Kar n atak a.   T h ese  ad v an ce d   s en s o r s   ca n   o p er ate  e f f icien tly   at   f r eq u e n cy   o f   1 0 0   s am p l es  p er   s ec o n d ,   an d   p o s s ess   r em ar k a b le  r esp o n s iv en ess   o f   2 0 0 0   V/m /s .   E v er y   s en s o r   f o llo ws  s tan d a r d ized   r ec o r d in g   cy cle   th at   last s   f o r   2   m in u tes.   T h d ataset  s p an s   co m p r eh e n s iv f iv e - h o u r   p er io d   o n   Octo b er   1 2 ,   2 0 2 1 ,   m eticu lo u s l y   s eg m en te d   in to   o n e - h o u r   in ter v als  an d   s am p led   at  r ate  o f   1 0 0   Hz.   Ad d itio n ally ,   co n tr asti n g   n o n - s eismic   o r   n o is e   s ig n al  was  r ec o r d ed   f r o m   0 :0 0   to   4 :5 9 :5 9   o n   J u ly   9 ,   2 0 2 1 ,   as  v iv id l y   illu s tr ated   in   Fig u r 3   an d   Fig u r e   4 .   T h e   u n iq u e   ch ar ac ter is tics   o f   s ig n als  r ec o r d ed   at  ea ch   s tatio n   ar m eth o d ically   an aly ze d   to   en r ich   t h d ataset,   f ac ilit atin g   r o b u s t a n o m aly   d etec tio n   an d   p r ec is id en tific ati o n   o f   s eismic   ev en ts .           Fig u r 3 .   Data s et  f r o m   B SVK  & am p ; CUKG  s en s o r   n etwo r k   b ef o r e   ea r th q u ak d ate d   1 2 - 10 - 20 21     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A d va n ce men ts   in   s eismic d a ta   co llectio n   a n d   a n a lysi s   th r o u g h …  ( S u ja t a   K u lka r n i )   2061       Fig u r 4 .   Data s et  f r o m   B SVK  & am p ; CUKG  s en s o r   n etwo r k   o f   ea r th q u ak e   d ated   1 2 - 10 - 2 0 2 1       Of   p ar ticu lar   n o te  a r two   s ig n if ican s eismic   o cc u r r e n ce s   r ec o r d ed   b y   th in s titu te:  an   e ar th q u ak e   m ea s u r in g   3 . 6   m a g n itu d at   2 :3 6   a. m .   an d   an o t h er   m e asu r in g   2 . 8   m ag n itu d at  2 :4 7   a. m . ,   d etailed   co m p r eh e n s iv ely   in   T ab le   1 .   T h is   d ataset  n o o n ly   en h a n c es  o u r   u n d e r s tan d in g   o f   s eismic   ac tiv ity   b u also   s er v es  as  v alu ab le  r eso u r ce   f o r   ad v a n cin g   s eismic   r esear ch   an d   m o n ito r in g   ca p ab ilit ie s .   Hy b r id   d atase - R an d o m   s elec tio n s   o f   th e   d ata   p o in ts   a r m a d f r o m   th e   p r o p o s ed   d ataset  t o   cr ea te   th e   h y b r id   d ataset,   wh ich   in clu d es  d ata  f r o m   v ar io u s   s en s o r s   s u ch   as  PB A,   SHL,   MN C ,   an d   KB L ,   as  well  as  m ix tu r o f   r an d o m   s am p les.       T ab le  1 .   T h s eismic   ev en s p ec if ies ( Statio n s   B S VK  an d   C UKG)   O r i g i n   t i m e   S t a t i o n   La t i t u d e   Lo n g i t u d e   D e p t h   M a g   2 0 2 1 - 10 - 1 2 0 2 : 3 6 : 2 7 U T C   B S V K C U K G   1 7 . 3 6   7 7 . 3   5   k m   3 . 6   2 0 2 1 - 10 - 1 2 0 2 : 3 6 : 2 7 U T C   B S V K C U K G   1 7 . 3 3   7 7 . 2 9   1 0   k m   2 . 8       2 . 2 .     P r o po s ed  wo rk f lo w   T h p r im ar y   o b jectiv o f   th i s   s tu d y   is   to   u tili ze   cu s to m   d ataset  co n tain in g   cr itical  f ea tu r es  f o r   d if f er en tiatin g   s eismic   an d   n o n - s eismic   s ig n als.  An   ef f ec tiv f ea tu r e   ex tr ac tio n   m et h o d   will  b d esig n e d   to   r ap id ly   an d   p r ec is ely   id en tif y   s eismic   ev en ts .   T h ese  f ea t u r es  will  en ab le   th e   cr ea tio n   o f   a   r esil ien m o d el  th a t   co m b in es L STM   an d   DNN  f o r   ac cu r ate  s ig n al  class if icatio n .   T h L STM   will  ca p tu r e   tem p o r al  d e p en d en cies  in   th e   s ig n als,  wh ile  th DNN  will  r ef in th e   class if icatio n   p r o ce s s .   T h is   h y b r id   a p p r o ac h   e n s u r es  im p r o v ed   ac cu r ac y   a n d   r eliab ilit y   f o r   d etec tin g   s eismic   o cc u r r e n ce s :   -   T h p r o p o s ed   wo r k f lo w   is   illu s tr ated   in   Fig u r 5 ,   wh ich   p r o v id es  a   co m p r eh e n s iv o v er v iew   o f   th e   m eth o d o l o g y   f o r   id en tify i n g   s eismic   ev en ts .   T h f ig u r ca p tu r es  th m ajo r   s tag es  o f   th wo r k f lo w,   s tar tin g   f r o m   d ata  co llectio n ,   p r ep r o ce s s in g ,   f ea tu r ex tr ac tio n ,   m o d el  im p lem e n tatio n ,   an d   co n clu d in g   with   m o d el  ev alu atio n .   I em p h asizes  th s eq u en tial  f lo o f   p r o ce s s es  n ee d ed   to   d ev elo p   a n   o p tim al  d ee p   lear n in g   m o d el  f o r   d is tin g u is h in g   s eismic   f r o m   n o n - s eismic   s i g n als.   -   F ig u r 5 ( a)   p r esen ts   th e   b lo ck   d iag r a m ,   o u tlin in g   th e   m ajo r   s tep s d ata  co llectio n ,   p r ep r o ce s s in g ,   s licin g   an d   cr ea tin g   th e   d ataset,   f ea t u r ex tr ac ti o n ,   m o d el   im p le m en tatio n   u s in g   DNN  o r   L S T M+ DNN,   an d   m o d el  e v alu atio n   b ased   o n   m etr ics  lik ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   a n d   F1   s co r e .   T h is   d iag r am   g iv es  h ig h - lev el  v iew  o f   th e   s y s tem 's wo r k f lo w.   -   F ig u r 5 ( b )   p r o v id es  th d eta iled   f lo g r ap h   f o r   f ea tu r e x tr ac tio n   an d   m o d el  tr ai n in g .   I ex p lain s   h o w   r aw  s ig n als  ar c o n v e r ted   i n to   C SV  f o r m at,   f ea t u r es  a r ex t r ac ted   in   t h tim e   an d   f r e q u en c y   d o m ain s ,   an d   d im en s io n ality   r ed u ctio n   tech n iq u es lik PC ar ap p lied .   T h r ed u c ed   f ea tu r s et  is   th en   u s ed   to   tr ain   th e   DNN  an d   L STM +D NN  m o d els,  en s u r in g   im p r o v ed   ef f icie n cy   an d   ac cu r ac y .   T o g eth er ,   th ese  s u b - fi g u r es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 5 :   2 0 5 8 - 2 0 6 8   2062   g iv co m p lete  r ep r esen tatio n   o f   th p r o p o s ed   wo r k f lo w.   -   Ou tp u t:  Op tim al  d ee p   lear n in g   m o d el  f o r   id e n tify in g   r ea o cc u r r e n ce s ,   an d   d etec tio n   o f   s eismic   ev en ts .   T h s eismic   s ig n als  ar e   d iv id e d   in to   1 5 - s ec o n d   in ter v als  an d   ar r an g ed   in   a   s tr u ctu r e d   ta b le  o r   C SV  f o r m at   to   cr ea te   d ataset.   T h is   d at co llectio n   r ec o r d s   im p o r ta n d etails  f r o m   s eismic   s ig n als,  s p ec if ically   em p h asizin g   o n   am p litu d e   an d   f r eq u e n cy .           ( a)             ( b )         Fig u r 5 .   Deta ils   ab o u p r o p o s ed   wo r k   ( a)   b l o ck   d ia g r am   a n d   ( b )   f lo g r a p h       T h ch ar ac ter is tics   ar ex am in ed   in   ter m s   o f   X,   Y,   an d   Z   co m p o n e n ts .   Dif f er en t c o m p u tat io n s   b ased   o n   th tim d o m ain ,   in clu d in g   th in ter q u ar tile  r a n g ( I Q R ) ,   cu m u lativ ab s o lu te  v elo c ity   ( C AV) ,   an d   th e   n u m b er   o f   ze r o   cr o s s in g s   ( Z C ) ,   ar estab lis h ed .   Fu r th er m o r e,   s u g g ested   n ew  ass ess m en f ea tu r es  in clu d e   ac tiv atio n   th r esh o ld ,   v ar ia b ilit y   m ea s u r e,   a n d   FF T   s tr en g th   a n d   f r e q u en c y .     2 . 3 .     E x t r a ct io n o f   F ea t ures   T h s eismo g r am   v ar iab les  p r esen in   th d ataset  ar ap p lic ab le  f o r   id en tify in g   an d   f o r ec asti n g   r ea l   ea r th q u ak es.  T h c o m p u te d   d ataset  is   th o r o u g h   b ec au s e   it  in clu d es  d er iv ed   f ea tu r es   f r o m   f ea tu r es  o f   am p litu d e,   f r eq u en cy ,   an d   tim e.   Af ter   a p p ly in g   p r ep r o ce s s in g   m eth o d s   f o r   d ee p   lear n in g ,   t h to tal  n u m b e r   o f   f ea tu r es  was  1 7 .   T h e   PC A,   d im en s io n   r e d u ctio n   tec h n iq u is   u tili ze d   to   s elec th s alie n f ea tu r es  f r o m   th e   d ee p   lear n in g   m o d el  b ec a u s it wa s   to o   tim e - co n s u m in g   to   r u n   m o d el  with   s o   m an y   ch a r ac ter is tics .   PC is   a   s tat is tical   tech n iq u th at  u s es  an   o r th o g o n al  tr an s f o r m atio n   to   ch an g g r o u p   o f   co r r elate d   v ar iab les in to   f r esh   s et  o f   u n co r r elate d   v ar iab les.  T y p ically ,   th co u n t o f   p r in ci p al  co m p o n en ts   is   eq u al  to   o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A d va n ce men ts   in   s eismic d a ta   co llectio n   a n d   a n a lysi s   th r o u g h …  ( S u ja t a   K u lka r n i )   2063   f ewe r   th an   th i n itial v ar iab les .   PC is   u s ef u l f o r   r ed u cin g   th d ataset’ s   d im en s io n ality   wh ile  p r eser v in g   m o s t   o f   th e   d ata s   v ar ian ce ,   w h ich   i s   im p o r tan t f o r   ef f icien t c o m p u tatio n   an d   en h a n ce d   m o d el  p er f o r m a n ce .   C o m p o n en ts   with   h ig h er   eig e n v alu es  co m p ar e d   to   th e   av er ag eig e n v alu es  o f   all  co m p o n en ts   in   th e   an aly s is   ar r ec o g n ize d   as   th e   m o s cr itical  ch ar ac ter is tics   [ 5 ] .   I n   th p r o p o s ed   r esear ch ,   PC i s   ef f ec tiv ely   u tili ze d   to   g en er ate  3 - f ea tu r v ec to r   f r o m   th d atase t,  d ec r ea s in g   th co m p u tatio n al  b u r d en   wh ile   m ain tain in g   v ital  in f o r m atio n .   Fig u r e   6   d is p lay s   th e   clo s ely   r elate d   ch ar ac ter is tics   th at  wer ef f ec tiv ely   obt ain ed   f r o m   th co m b in e d   d ataset  o f   1 8 , 5 4 8   s am p les.  Fig u r e   7   s h o wca s es  th m ain   c h ar ac ter is tic  v ec to r ,   wh ich   is   th en   in p u tted   in to   d e ep   lear n in g   m o d els f o r   ad d itio n al  p r o ce s s in g   an d   p r ed ictio n   p u r p o s es.           Fig u r 6 .   C o r r elate d   f ea tu r es           Fig u r 7 .   E x tr ac tin g   f ea tu r es a n d   an aly zi n g   th o s u s in g   d ee p   lear n in g   m o d els       2 . 4 .     M o del  a rc hite ct ure   2 . 4 . 1 .   DNN  m o del a rc hite ct u re   DNN  in ten d ed   f o r   b in ar y   cl ass if icatio n   task s   i s   s et  u p   u s i n g   th ar c h itectu r d ep icted   i n   Fig u r e   8 .   T h is   n etwo r k   co n s is ts   o f   d r o p o u lay er s   to   r e d u ce   o v er   f it tin g   an d   s ev er al  f u lly   lin k ed   ( d en s e)   lay er s   with   R eL ac tiv atio n   f u n ctio n s .   A n   in p u lay er ,   two   h id d e n   lay er s   with   1 2 8   n e u r o n s   ea ch ,   a   th ir d   h id d e n   lay e r   with   3 2   n eu r o n s ,   an d   f in al  o u tp u lay er   with   s ig m o id   ac tiv atio n   to   p r o d u ce   b in a r y   r esu lts   ar all  in clu d ed .   T h m o d el  is   ass em b led   u s in g   th e   b in ar y   cr o s s - en tr o p y   lo s s   f u n ctio n   a n d   th Ad a m   o p t i m izer   f o r   tr ain in g .   E ar ly   s to p p in g   an d   lear n i n g   r ate  d ec r ea s o n   p latea u   ca llb a ck s   ar u s ed   in   its   tr ain in g   to   im p r o v e   ef f icien c y   an d   p r e v en t o v er   f itti n g .     2 . 4 . 2 .   Co m bin a t io n o f   L ST M   a nd   DNN  m o del a rc hite ct ure   DNN  in ten d ed   f o r   b in ar y   cl ass if icatio n   task s   is   s et  u p   u s i n g   th ar ch itectu r d e p icted   in   Fig u r 9 .   T h is   n etwo r k   co n s is ts   o f   d r o p o u lay er s   to   r e d u ce   o v er   f it tin g   an d   s ev er al  f u lly   lin k ed   ( d en s e)   lay er s   with   R eL ac tiv atio n   f u n ctio n s .   A n   in p u lay er ,   two   h id d e n   lay er s   with   1 2 8   n e u r o n s   ea ch ,   a   th ir d   h id d e n   lay e r   with   3 2   n eu r o n s ,   an d   f in al  o u tp u lay er   with   s ig m o id   ac tiv atio n   to   p r o d u ce   b in a r y   r esu lts   ar all  in clu d ed .   T h m o d el  is   ass em b led   u s in g   th e   b in ar y   cr o s s - en tr o p y   lo s s   f u n ctio n   a n d   th Ad a m   o p t im izer   f o r   tr ain in g .   E ar ly   s to p p in g   an d   lear n i n g   r ate  d ec r ea s o n   p latea u   ca llb a ck s   ar u s ed   in   its   tr ain in g   to   im p r o v e   ef f icien c y   an d   p r e v en t o v er   f itti n g .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 5 :   2 0 5 8 - 2 0 6 8   2064           Fig u r 8 .   Ar c h itectu r o f   th DNN  Mo d el   Fig u r 9 .   Ar c h itectu r o f   th L STM +D NN  Mo d el       3.   RE SU L T S   AND  D I SCU SS I O N   T h m o d el’ s   ef f ec tiv e n ess   is   ev alu ated   b y   u tili zin g   th e   h y b r id   d ataset  wh ich   in clu d es  b o th   th e   p r o p o s ed   s en s o r s   an d   ad d itio n al  s en s o r s .   8 0 o f   d atasets   ar allo ca ted   f o r   tr ain i n g   a n d   o n e - f if t h   o f   th e   am o u n is   d esig n ated   f o r   test in g .   B o th   m o d els,  DNN  an d   L STM +D NN,   ar test ed   o n   th d ataset  th r o u g h   ex p er im en tatio n .   Fig u r 1 0   an d   Fig u r 1 1   s h o w   th e x am p le  r ec ei v o p er atio n .   R ec eiv er   o p er atin g   ch ar ac ter is tic  ( R OC )   cu r v es  o f   b o th   m o d els  d er iv ed   f r o m   s u g g ested   test   d ata.   Fig u r 1 2   an d   Fig u r 1 3   s h o th p r ec is i on - r ec all  cu r v f o r   th m o d els  ac co r d in g   to   s u g g ested   test   d ata.   R OC   an aly s is   wa s   u s ed   to   d eter m in th tr u p o s itiv r ate  co m p ar ed   to   th f alse  p o s itiv r ate  f o r   ea ch   m o d el.   Ass es s m en ts   o n   th s u g g ested   test   d ataset  s h o th at  all  m o d els p o r tr a y   s atis f ac to r y   ac cu r ac y   lev els.    T ab le  2   h i g h lig h ts   th p er f o r m an ce   m etr ics  o f   two   m o d els,  DNN  an d   h y b r id   L STM +D NN,   in   ter m s   o f   ac c u r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   F1   s co r e,   an d   AUC.  T h DNN  m o d el  d em o n s tr ates  s u p er io r   ac cu r ac y   at  9 9 . 2 4 %,   with   a   p r ec is io n   o f   9 9 . 5 4 %   an d   an   F1   s co r e   o f   9 8 . 6 9 %,   in d icatin g   s tr o n g   p r ed ictiv ca p ab ilit ies   ac r o s s   m u ltip le  m etr ics.   Alth o u g h   s lig h tly   l o wer ,   t h L ST M+ DNN  h y b r id   ac h iev es   an   ac cu r ac y   o f   9 9 . 0 9 %,   m ain tain in g   co m p etitiv p r ec is io n   ( 9 9 . 0 0 %)  an d   r ec all  ( 9 7 . 8 5 %),   s h o wca s in g   its   p o te n tial  f o r   co m p lex   p atter n   r ec o g n itio n   task s .   T ab le  3   p r o v id es  th co n f u s io n   m atr ix   f o r   th h y b r id   d ataset,   d etailin g   T r u Po s itiv es,  T r u Neg ativ es,  Fals Po s itiv e s ,   an d   Fals Neg ativ es.  T h ese  v alu es  o f f er   i n s ig h ts   in to   th m o d el’ s   class if icatio n   r eliab ilit y   an d   er r o r   d is tr ib u ti o n ,   allo win g   f u r th er   e v alu atio n   o f   its   s tr en g th s   an d   ar ea s   f o r   im p r o v em en t.   An aly zin g   th ese  m etr ics is   cr u cial  f o r   f in e - tu n in g   th m o d els   an d   u n d er s tan d in g   th eir   p r ac tical  im p licatio n s   in   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A d va n ce men ts   in   s eismic d a ta   co llectio n   a n d   a n a lysi s   th r o u g h …  ( S u ja t a   K u lka r n i )   2065           Fig u r 1 0 .   DNN  R OC   Fig u r 1 1 .   L STM   R OC                   Fig u r 1 2 .   DNN  PR C   Fig u r 1 3 .   L STM   PR C       T ab le  2 .   Per f o r m an ce   m etr ics o f   d if f e r en t m o d els   M o d e l   A c c u r a c y   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1   AUC   DNN   0 . 9 9 2 4   0 . 9 9 5 4   0 . 9 7 8 5   0 . 9 8 6 9   0 . 9 8 8 4   LSTM + D N N   0 . 9 9 0 9   0 . 9 9   0 . 9 7 8 5   0 . 9 8 4 2   0 . 9 8 7 3       T ab le  3 .   C o n f u s io n   m atr ix   o f   d if f er en t m o d els   M o d e l   TP   TN   FP   FN   DNN   2 7 3 2   1 0 9 7   5   24   LSTM + D N N   2 7 2 6   1 0 9 7   11   24       3 . 1 .     Resul t s   o f   DNN  m o del   T h m o d el’ s   ac cu r ac y   is   ap p r o x im ately   9 9 . 2 4 %,  m ea n in g   th at  n ea r ly   all  p r ed ictio n s   ar c o r r ec t.  T h e   p r ec is io n   is   v er y   h i g h   at   ar o u n d   9 9 . 5 4 %,  in d icatin g   th at   alm o s all  p o s itiv p r e d ictio n s   ar ac cu r ate,   with   m in im al  f alse  p o s itiv es.  T h e   r ec all  r ate  is   ab o u t   9 7 . 8 5 %,  d e m o n s tr atin g   t h at  th e   m o d el  e f f ec tiv ely   r ec o g n izes  m o s tr u p o s itiv ca s es,  with   f ew  f alse  n eg ativ es.  Mo r eo v e r ,   th F1   s co r e,   wh ich   s tr ik es  b alan ce   b etwe en   r ec all  an d   p r ec is io n ,   is   ap p r o x im ately   9 8 . 6 7 %.   T h is   h ig h   F1   s co r s ig n if ies  a   well - b al a n ce d   p er f o r m an ce   b etwe en   p r ec is io n   an d   r ec all ,   en s u r in g   th e   m o d el  is   r eli ab le  in   b o th   id en tify i n g   p o s itiv in s tan ce s   an d   m in im izin g   f alse p o s itiv es.      3 . 2 .     Resul t s   o f   co m bin a t io o f   L ST M   a n d DN m o del    T h co m p ar is o n   o f   th p r o p o s ed   L STM   an d   DNN  h y b r i d   m o d el  with   p r ev io u s   ap p r o ac h es,  as   p r esen ted   in   T ab le   4 ,   h ig h lig h ts   its   s ig n if ican ad v an tag es  in   p er f o r m a n ce   m etr ics.   T h e   test   ac cu r ac y   o f   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 7 ,   No .   3 Ma r ch   20 2 5 :   2 0 5 8 - 2 0 6 8   2066   p r o p o s ed   d ee p   lear n in g   a p p r o ac h   is   9 9 . 2 4 %,  wh ich   is   an   i m p r o v e m en o f   1 . 4 6 o v er   t h b est - p er f o r m in g   m ac h in lear n in g   m eth o d s   o u t lin ed   in   th s tu d y   b y   Ku lk a r n i   et  a l.   [ 8 ] .   T h eir   m eth o d s ,   wh ich   in clu d L o g is tic   R eg r ess io n   ( L R ) ,   Naiv B ay es  ( NB ) ,   Dec is io n   T r ee   ( DT ) ,   R an d o m   Fo r est  ( R F),   an d   Su p p o r Vec to r   Ma ch in e   ( SVM) ,   ac h iev m ax im u m   ac cu r ac y   o f   9 7 . 8 0 %.  T h is   im p r o v em e n u n d er s co r es  th ef f ec tiv en ess   o f   d ee p   lear n in g   m eth o d s   in   h an d lin g   co m p lex   d atasets   an d   ex tr ac ti n g   m ea n i n g f u p atter n s .   Similar ly ,   th F1   s co r o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   at  9 8 . 6 7 %,  o u tp er f o r m s   th p r ev io u s   m o d els,   wh ich   ac h iev ed   an   F1   s co r o f   9 6 . 0 0 %.  T h is   in d icate s   th at  th L STM   an d   DNN  h y b r id   m o d el  p r o v id es  a   b etter   b alan ce   b etwe en   p r ec i s io n   an d   r ec all,   m in im izin g   f alse  p o s itiv es  an d   n eg ativ es.   B y   lev er ag in g   th e   s tr en g th s   o f   b o th   L STM   f o r   s eq u en ce   m o d elin g   an d   DNN  f o r   f ea tu r ex tr ac tio n ,   th p r o p o s ed   ap p r o ac h   d em o n s tr ates its   ca p ab ilit y   to   o u tp er f o r m   tr a d itio n al  m ac h i n lear n in g   alg o r ith m s .     T ab le  4   p r o v id es  c o m p r e h e n s iv co m p ar is o n   o f   th ese  r es u lts ,   clea r ly   s h o wca s in g   th b en ef its   o f   u s in g   d ee p   le ar n in g   tech n iq u es  f o r   im p r o v in g   class if icatio n   p e r f o r m an ce .   T h ese  f i n d in g s   r ea f f ir m   th e   p r o p o s ed   m o d el' s   p o ten tial  to   ac h iev m o r r eliab le  an d   ac cu r ate  p r ed ictio n s ,   m ak in g   it  b etter   f it  f o r   ap p licatio n s   th at  d em a n d   h i g h   p r ec is io n   an d   r ec all.       T ab le  4 .   C o m p a r is o n   with   p r e v io u s   wo r k   S t u d y   M a c h i n e   l e a r n i n g   m e t h o d s   D e e p   l e a r n i n g   me t h o d s   Te st   a c c u r a c y   F 1   sc o r e   P r o p o se d   a p p r o a c h   -   D N N   & LST M   0 . 9 9 2 4   0 . 9 8 6 7   K u l k a r n i   e t   a l .   [ 8 ]   LR ,   N B ,   D T,   R F ,   S V M   -   0 . 9 7 8 0   0 . 9 6       4.   CO NCLU SI O N   Dee p   lear n in g   tech n iq u es,  s u ch   as  DNN  an d   L STM   m o d els,  h av p r o v en   h ig h ly   ef f ec tiv in   an aly zin g   s eismic   s ig n als  an d   im p r o v i n g   ea r th q u ak d ete ctio n   ac cu r ac y .   T h is   is   s u p p o r ted   b y   th eir   h ig h   ac cu r ac y   an d   r ed u ce d   f alse   alar m   r ates,  m ak in g   t h em   id ea f o r   r ea l - tim m o n ito r i n g .   T h ese  m o d els  s ig n if ican tly   en h a n ce   th ab ili ty   to   d is tin g u is h   b etwe en   g en u in s eismic   ev en ts   an d   h u m a n - ca u s ed   an o m alies,  o p tim izin g   co m p u tatio n al  ef f icien cy   wh ile  en s u r in g   r ap id   an d   ac cu r ate  d etec tio n .   T h i s   im p r o v em en is   cr u cial  f o r   m o n ito r in g   ea r th q u ak e - p r o n r eg io n s .   T h e   r ea l - ti m ac cu r ac y   o f   th ese  m o d els  ca n   g r ea tly   e n h an ce   ea r ly   war n in g   s y s tem s ,   r ed u c in g   f alse  alar m s   an d   p r o v id i n g   tim ely   d etec tio n ,   wh ic h   s tr en g th en s   d is aster   p r ep ar e d n ess ,   u ltima tely   s av in g   liv es  an d   m in im izin g   in f r ast r u ctu r d am a g e .   k ey   lim itatio n   o f   th is   r esear ch   is   th at  th m o d el  d etec ts   ea r th q u ak es b ased   o n   s eismic   s ig n a ls   r ath er   th an   p r ed ictin g   th em   in   ad v an ce ,   lack in g   th lead   tim f o r   p r ev e n tiv m ea s u r es.  Ad d itio n ally ,   th u s o f   lim ited   d ataset  f r o m   f ew  s eismic   s tatio n s   m ay   lim it  th m o d el' s   ap p licab ilit y   to   o th er   r eg io n s   with   v ar y in g   s eismic   p atter n s .   I n co r p o r atin g   p r ed ictiv an aly s is   co u ld   en ab le  f u tu r m o d els  to   o f f er   b o th   d etec tio n   an d   p r e d ictio n ,   s ig n if ican tl y   en h an cin g   d is aster   p r ep ar e d n ess .   Utilizin g   clo u d   co m p u ti n g   an d   g l o b al  s eismic   n etwo r k s ,   th s y s tem   co u ld   m o n ito r   wo r l d wid s eismic   ac tiv ity   an d   s u p p o r g l o b al  ea r th q u ak d etec tio n   ef f o r ts .       ACK NO WL E DG E M E NT   T h C en tr e   o f   E x ce llen ce   in   Seis m o lo g y ,   Sch o o o f   E a r t h   Scien ce s ,   SR T Un iv e r s ity   Nan d ed ,   Ma h ar ash tr a,   I n d ia,   s u p p o r ts   th is   r esear ch .   T h au th o r   also   lik to   ex p r ess   o u r   ap p r ec iatio n   to   o u r   co lleag u es   wh o s k n o wled g an d   in s ig h s ig n if ican tly   b en ef ite d   th r es ea r ch   en v i r o n m e n t.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   G .   S .   M a n r a l   a n d   A .   C h a u d h a r y ,   P r e d i c t i o n   o f   e a r t h q u a k e   u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h m s ,   i n   4 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n t e l l i g e n t   En g i n e e ri n g   a n d   Ma n a g e m e n t ,   I C I E 2 0 2 3 ,   I E E E,   M a y   2 0 2 3 ,   p p .   1 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I E M 5 9 3 7 9 . 2 0 2 3 . 1 0 1 6 6 6 5 8 .   [ 2 ]   B .   B h a r g a v a   a n d   S .   P a s a r i ,   E a r t h q u a k e   p r e d i c t i o n   u s i n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k s ,   i n   8 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   A d v a n c e d   C o m p u t i n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s,  I C A C C S   2 0 2 2 ,   2 0 2 2 ,   p p .   4 7 6 4 7 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A C C S 5 4 1 5 9 . 2 0 2 2 . 9 7 8 5 0 1 1 .   [ 3 ]   Ö .   Y i l m a z ,   S e i sm i c   d a t a   a n a l y s i s so c i e t y   o f   e x p l o r a t i o n   g e o p h y si c i s t s ,   2 0 0 1 .   d o i :   1 0 . 1 1 9 0 / 1 . 9 7 8 1 5 6 0 8 0 1 5 8 0 .   [ 4 ]   B .   K e n n e t t ,   S e i sm i c   w a v e   p ro p a g a t i o n   i n   st r a t i f i e d   m e d i a .   A N U   P r e ss,   2 0 0 9 .   d o i :   1 0 . 2 6 5 3 0 / O A P EN _ 4 5 9 5 2 4 .   [ 5 ]   S .   A z a d i   a n d   A .   A .   S a f a v i ,   S - t r a n sf o r b a se d   P - w a v e   a n d   S - wa v e   a r r i v a l   t i mes  m e a s u r e m e n t t o w a r d   e a r t h q u a k e   l o c a t i n g ,   i n   T h e   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o n t ro l ,   I n s t ru m e n t a t i o n   a n d   Au t o m a t i o n ,   I EEE,   D e c .   2 0 1 1 ,   p p .   2 4 1 2 4 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C I A u t o m . 2 0 1 1 . 6 3 5 6 6 6 3 .   [ 6 ]   G .   Ek s t r ö m ,   A   g l o b a l   m o d e l   o f   l o v e   a n d   r a y l e i g h   s u r f a c e   w a v e   d i s p e r si o n   a n d   a n i s o t r o p y ,   2 5 - 2 5 0 s,   G e o p h y si c a l   J o u rn a l   I n t e r n a t i o n a l ,   v o l .   1 8 7 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 6 8 1 6 8 6 ,   D e c .   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 1 1 / j . 1 3 6 5 - 2 4 6 X . 2 0 1 1 . 0 5 2 2 5 . x .   [ 7 ]   P .   B .   Q u a n g ,   P .   G a i l l a r d ,   a n d   Y .   C a n o ,   A ss o c i a t i o n   o f   a r r a y   p r o c e ssi n g   a n d   s t a t i s t i c a l   m o d e l l i n g   f o r   se i smi c   e v e n t   m o n i t o r i n g ,   i n   2 0 1 5   2 3 rd   E u r o p e a n   S i g n a l   Pro c e ssi n g   C o n f e r e n c e ,   EU S I P C O   2 0 1 5 ,   I EEE,   A u g .   2 0 1 5 ,   p p .   1 9 4 5 1 9 4 9 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EU S I P C O . 2 0 1 5 . 7 3 6 2 7 2 3 .   [ 8 ]   S .   K u l k a r n i ,   U .   B h o s l e ,   a n d   V .   K .   T,   A n a l y s i o f   se i sm i c   s i g n a l   a n d   d e t e c t i o n   o f   a b n o r mal i t i e s ,”  C o m p u t e r   S c i e n c e   &   En g i n e e ri n g :   An   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l ,   v o l .   1 2 ,   n o .   6 ,   p p .   5 3 6 9 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 5 1 2 1 / c sei j . 2 0 2 2 . 1 2 6 0 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       A d va n ce men ts   in   s eismic d a ta   co llectio n   a n d   a n a lysi s   th r o u g h …  ( S u ja t a   K u lka r n i )   2067   [ 9 ]   S .   K u l k a r n i ,   U .   B h o sl e ,   a n d   T.   V i j a y k u mar,  A n a l y si o f   r e a l   t i m e   se i smi c   s i g n a l   u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g ,   i n   I E C O N   Pro c e e d i n g s   ( I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s   C o n f e re n c e ) ,   I EEE,   O c t .   2 0 2 3 ,   p p .   1 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I EC O N 5 1 7 8 5 . 2 0 2 3 . 1 0 3 1 2 6 8 8 .   [ 1 0 ]   H u a n g   Y i ,   S u n   S h i y u ,   D u a n   X i u sh e n g ,   a n d   C h e n   Z h i g a n g ,   A   st u d y   o n   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k f r a mew o r k ,   i n   2 0 1 6   I EE E   Ad v a n c e d   I n f o rm a t i o n   M a n a g e m e n t ,   C o m m u n i c a t e s,  E l e c t r o n i c   a n d   A u t o m a t i o n   C o n t r o l   C o n f e re n c e   ( I MC EC ) ,   I EEE,   O c t .   2 0 1 6 ,   p p .   1 5 1 9 1 5 2 2 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I M C E C . 2 0 1 6 . 7 8 6 7 4 7 1 .   [ 1 1 ]   O .   M .   S a a d ,   A .   G .   H a f e z ,   a n d   M .   S .   S o l i m a n ,   D e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h   f o r   e a r t h q u a k e   p a r a me t e r s   c l a ss i f i c a t i o n   i n   e a r t h q u a k e   e a r l y   w a r n i n g   s y st e m,   I EE G e o s c i e n c e   a n d   Re m o t e   S e n si n g   L e t t e rs ,   v o l .   1 8 ,   n o .   7 ,   p p .   1 2 9 3 1 2 9 7 ,   Ju l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LG R S . 2 0 2 0 . 2 9 9 8 5 8 0 .   [ 1 2 ]   H .   K u b o ,   M .   N a o i ,   a n d   M .   K a n o ,   R e c e n t   a d v a n c e s   i n   e a r t h q u a k e   se i sm o l o g y   u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g ,   E a rt h ,   P l a n e t s   a n d   S p a c e v o l .   7 6 ,   n o .   1 ,   p .   3 6 ,   F e b .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s 4 0 6 2 3 - 0 2 4 - 0 1 9 8 2 - 0.   [ 1 3 ]   W .   Zh u   a n d   G .   C .   B e r o z a ,   P h a s e N e t :   a   d e e p - n e u r a l - n e t w o r k - b a se d   se i sm i c   a r r i v a l - t i me  p i c k i n g   me t h o d ,   G e o p h y si c a l   J o u rn a l   I n t e r n a t i o n a l ,   v o l .   2 1 6 ,   n o .   1 ,   p p .   2 6 1 2 7 3 ,   O c t .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 9 3 / g j i / g g y 4 2 3 .   [ 1 4 ]   M .   Y o u sefz a d e h ,   S .   A .   H o ss e i n i ,   a n d   M .   F a r n a g h i ,   S p a t i o t e m p o r a l l y   e x p l i c i t   e a r t h q u a k e   p r e d i c t i o n   u si n g   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k ,   S o i l   D y n a m i c a n d   E a rt h q u a k e   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   1 4 4 ,   p .   1 0 6 6 6 3 ,   M a y   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . so i l d y n . 2 0 2 1 . 1 0 6 6 6 3 .   [ 1 5 ]   M .   S .   A mi n   a n d   H .   A h n ,   Ea r t h q u a k e   d i sas t e r   a v o i d a n c e   l e a r n i n g   sy s t e m   u si n g   d e e p   l e a r n i n g ,   C o g n i t i v e   S y s t e m Re se a rc h ,   v o l .   6 6 ,   p p .   2 2 1 2 3 5 ,   M a r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o g s y s. 2 0 2 0 . 1 1 . 0 0 2 .   [ 1 6 ]   M .   A .   S a l a m,  L.   I b r a h i m,  a n d   D .   S .   A b d e l mi n a a m,  Ea r t h q u a k e   p r e d i c t i o n   u si n g   h y b r i d   ma c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s ,”  I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e d   C o m p u t e S c i e n c e   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   5 ,   p p .   6 5 4 6 6 5 ,   2 0 2 1 ,   d o i 1 0 . 1 4 5 6 9 / I JA C S A . 2 0 2 1 . 0 1 2 0 5 7 8 .   [ 1 7 ]   S .   O mm i   a n d   M .   H a sh e mi ,   M a c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e   i n   t h e   n o r t h   z a g r o e a r t h q u a k e   p r e d i c t i o n ,   A p p l i e d   C o m p u t i n g   a n d   G e o sc i e n c e s ,   v o l .   2 2 ,   p .   1 0 0 1 6 3 ,   J u n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a c a g s . 2 0 2 4 . 1 0 0 1 6 3 .   [ 1 8 ]   G .   G u r s o y ,   A .   V a r o l ,   a n d   A .   N a s a b ,   I mp o r t a n c e   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   a n d   d e e p   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms  i n   e a r t h q u a k e   p r e d i c t i o n :   a   r e v i e w ,   i n   I S D FS   2 0 2 3   -   1 1 t h   I n t e rn a t i o n a l   S y m p o si u m   o n   D i g i t a l   F o r e n s i c a n d   S e c u ri t y ,   I EEE,   M a y   2 0 2 3 ,   p p .   1 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S D F S 5 8 1 4 1 . 2 0 2 3 . 1 0 1 3 1 7 6 6.   [ 1 9 ]   Q .   W a n g ,   Y .   G u o ,   L .   Y u ,   a n d   P .   L i ,   E a r t h q u a k e   p r e d i c t i o n   b a sed   o n   sp a t i o - t e mp o r a l   d a t a   m i n i n g :   a n   L S TM   n e t w o r k   a p p r o a c h ,   I E EE   T r a n sa c t i o n s   o n   E m e rg i n g   T o p i c i n   C o m p u t i n g ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p p .   1 4 8 1 5 8 ,   Ja n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T E TC . 2 0 1 7 . 2 6 9 9 1 6 9 .   [ 2 0 ]   A .   Li   a n d   L .   K a n g ,   K N N - b a s e d   m o d e l i n g   a n d   i t a p p l i c a t i o n   i n   a f t e r sh o c k   p r e d i c t i o n ,   i n   I n t e r n a t i o n a l   A si a   S y m p o s i u m   o n   I n t e l l i g e n t   I n t e ra c t i o n   a n d   Af f e c t i v e   C o m p u t i n g ,   A S I 2 0 0 9 ,   I EEE,   D e c .   2 0 0 9 ,   p p .   8 3 8 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A S I A . 2 0 0 9 . 2 1 .   [ 2 1 ]   M .   A .   M e i e r   e t   a l . ,   R e l i a b l e   r e a l - t i me   se i smi c   si g n a l / n o i se   d i scr i mi n a t i o n   w i t h   ma c h i n e   l e a r n i n g ,   J o u rn a l   o f   G e o p h y s i c a l   Re se a rc h :   S o l i d   Ea r t h ,   v o l .   1 2 4 ,   n o .   1 ,   p p .   7 8 8 8 0 0 ,   Ja n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 2 9 / 2 0 1 8 JB 0 1 6 6 6 1 .   [ 2 2 ]   S .   M .   M o u sa v i ,   W .   Zh u ,   Y .   S h e n g ,   a n d   G .   C .   B e r o z a ,   C R ED :   a   d e e p   r e s i d u a l   n e t w o r k   o f   c o n v o l u t i o n a l   a n d   r e c u r r e n t   u n i t f o r   e a r t h q u a k e   si g n a l   d e t e c t i o n ,   S c i e n t i f i c   Re p o rt s ,   v o l .   9 ,   n o .   1 ,   p .   1 0 2 6 7 ,   J u l .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s4 1 5 9 8 - 0 1 9 - 4 5 7 4 8 - 1.   [2 3 ]   L.   Z h u   e t   a l . ,   D e e p   l e a r n i n g   f o r   s e i sm i c   p h a se  d e t e c t i o n   a n d   p i c k i n g   i n   t h e   a f t e r sh o c k   z o n e   o f   2 0 0 8   M w 7 . 9   W e n c h u a n   Ea r t h q u a k e ,   Ph y si c o f   t h e   Ea rt h   a n d   Pl a n e t a ry   I n t e r i o rs ,   v o l .   2 9 3 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p e p i . 2 0 1 9 . 0 5 . 0 0 4 .   [2 4 ]   J.  W o o l l a m,   A .   R i e t b r o c k ,   A .   B u e n o ,   a n d   S .   D e   A n g e l i s,   C o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   se i sm i c   p h a se  c l a ssi f i c a t i o n ,   p e r f o r m a n c e   d e m o n st r a t i o n   o v e r   a   l o c a l   s e i s mi c   n e t w o r k ,   S e i sm o l o g i c a l   Re se a rc h   L e t t e rs ,   v o l .   9 0 ,   n o .   2   A ,   p p .   4 9 1 5 0 2 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 7 8 5 / 0 2 2 0 1 8 0 3 1 2 .   [2 5 ]   F .   M a g r i n i ,   D .   Jo z i n o v i ć ,   F .   C a mm a r a n o ,   A .   M i c h e l i n i ,   a n d   L.   B o sc h i ,   L o c a l   e a r t h q u a k e s   d e t e c t i o n :   a   b e n c h m a r k   d a t a s e t   o f   3 - c o m p o n e n t   s e i sm o g r a ms  b u i l t   o n   a   g l o b a l   sc a l e ,   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   i n   G e o s c i e n c e s ,   v o l .   1 ,   p p .   1 1 0 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a i i g . 2 0 2 0 . 0 4 . 0 0 1 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Pro f.   Dr .   S u j a t a   K u lk a r n i           h o ld P h . D .   in   El e c tro n ics   En g in e e rin g   h a v in g   w o rk   e x p e rien c e   o f   m o re   th a n   5   y e a rs  in   t h e   i n d u stry .   S h e   h a b e e n   in   th e   tea c h in g   p ro fe ss io n   fo r   o v e 1 6   y e a rs,  o w h ich   sh e   h a b e e n   a ss o c iate d   a a   P ro fe ss o wi th   Bh a rti y a   Vid y a   Bh a v a n s’   S a rd a P a tel  I n stit u te  o f   Tec h n o l o g y ,   M u m b a i   Un i v e rsity   f o m o r e   th a n   5   y e a rs.  He a re a o f   in tere st  a re   i m a g e   p ro c e ss in g ,   m a c h in e   l e a rn i n g ,   d e e p   l e a rn in g ,   a n d   it a p p li c a ti o n s.   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il su jata _ k u lk a r n i@sp it . a c . i n .         Mr.  Ma l a y   P h a d k e           is  a   F in a Ye a El e c tro n ics   a n d   T e lec o m m u n ica ti o n   En g i n e e rin g   stu d e n t   fro m   Bh a rt iy a   Vid y a   B h a v a n s’  S a rd a P a tel  In stit u te  o Tec h n o l o g y ,   Are a o in tere st - c o m p u ter  v isio n ,   m a c h in e   lea rn i n g   a n d   r o b o ti c s He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il m a lay . p h a d k e @s p it . a c . i n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.