JP2021162591A - 3層データセットニューラルネットワークによる性能地震動危険度解析方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の3層データセットニューラルネットワークによる性能地震動危険度解析方法は、以下の工程を含む(図1を参照)。
の平均値μ及び標準偏差εを計算する。
を取得し、且つ工程(5)で得た相対誤差の平均値μ及び標準偏差εに基づき、それと正解ラベルMhとの相対誤差ΔMを計算し、Mhを
として表し、信頼度を95%に設定し、検証セット中のmhの95%が
の区間に入ることを原則として、検証セット中の信頼度要件を満たす最小l値を計算すると、
が信頼度要件のマグニチュード区間を満たし、
はそれぞれマグニチュード区間の最小マグニチュードと最大マグニチュードである。
であり、第k個の潜在的震源領域内で、
を超える地震発生率を決定する。
は、潜在的震源領域k、マグニチュード区間Mjの空間分布係数であり、地震活動特性因子、区画図発生率因子、地震構造条件因子、地震活動度因子、グリッド活動性因子、大地震発生率因子、中長期危険度因子、経過時間因子などに基づいて決定する。
Claims (6)
- 3層データセットニューラルネットワークによる性能地震動危険度解析方法であって、それには、
(1)地震動データの収集及びデータのノイズ除去工程、
(2)データの特徴パラメータ抽出及び初期化処理工程、
(3)訓練セット、区間セット、テストセットの生成工程、
(4)訓練セットによる多層ニューラルネットワークの訓練工程、
(5)区間セットによるニューラルネットワーク出力値の訓練、出力値の相対誤差の平均値及び標準偏差の計算工程、当該工程中、区間セットのデータを前記工程(4)で訓練したニューラルネットワーク中に入力し、データ毎の出力
を取得し、正解データMhとの比較を行い、出力データ毎の相対誤差
を計算し、区間セット出力値の相対誤差の平均値μ及び標準偏差εを計算し、
(6)テストセットによるニューラルネットワークの出力値決定の訓練、区間信頼度に基づくマグニチュード区間の計算工程、当該工程中、テストセットのデータを前記工程(4)で訓練したニューラルネットワーク中に入力し、データ毎の出力
を取得し、且つ前記工程(5)で得た相対誤差の平均値μ及び標準偏差εに基づき、それと正解ラベルMhとの相対誤差ΔMを計算し、Mhを
として表し、信頼度を95%に設定し、検証セット中のmhの95%が
の区間に入ることを原則として、テストセット中の信頼度要件を満たす最小l値を計算すると、
が信頼度要件のマグニチュード区間を満たし、
となり、それらはそれぞれマグニチュード区間の最小マグニチュードと最大マグニチュードであり、
(7)確率論的地震危険度解析、性能地震動の年超過確率及び再現期間の決定工程で、それには、
(7.1)サイトの建築物が達する性能地震動Yを決定する工程、
(7.2)3段階区分の原則に従い、潜在的震源領域を決定する工程、
(7.3)潜在的震源領域内における下限マグニチュードM0、上限マグニチュードMuzを決定し、下限マグニチュードM0から上限マグニチュードMuzまで、n個のマグニチュード区間Mjを決定する工程、そのうちj=1,2,……,nであり、
(7.4)マグニチュードと発生頻度の関係(グーテンベルグ−リヒターの関係)の公式lgN=a−bMに従い、実際の地震のマグニチュードM、頻度Nに基づき統計をとり、a及びb値を決定し、中間パラメータをβ=b ln10として、潜在的震源領域の下限マグニチュード以上の年間発生率v0を計算する工程、
(7.5)決定した性能レベルの地震動Y及び潜在的震源領域の震源距離Rに基づき、工程(6)を用いて性能地震動Yに達するM* Yhmin及びM* Yhmaxの通過を検証し、マグニチュード区間が0.1のステップサイズに従って、M* YhminからM* Yhmaxまでの性能地震動Yに達するq個のM* Yhpを取得せしめる工程、そのうち、M* Yhminは性能地震動Yが対応する最小マグニチュード値であり、M* Yhmaxは性能地震動Yが対応する最大マグニチュード値であり、
(7.6)任意の1つの潜在的震源領域k内において、Mimin及びMimaxはそれぞれMiマグニチュード区間内の最小値及び最大値であり、
であり、第k個の潜在的震源領域内で、性能地震動Yを超える地震発生率を決定し、
は潜在的震源領域k、マグニチュード区間Mjの空間分布係数であり、地震活動特性因子、区画図発生率因子、地震構造条件因子、地震活動度因子、グリッド活動性因子、大地震発生率因子、中長期危険度因子、経過時間因子に基づいて決定する工程、
(7.7)潜在的震源領域kのt年内にサイトで性能レベルに達する地震が発生する超過確率は、以下とする工程、
Ptk(Sa≧Y|M,R)=1−e−vt
(7.8)サイトにm個の潜在的震源領域が存在し、サイトのt年内に性能レベルに達する地震が発生する超過確率は、以下とする工程、
(8)性能地震動及び一致する確率に基づく、性能地震動に達するマグニチュード及び震央距離の決定工程で、それには、
(8.1)任意の地震動−超過確率の地震危険度曲線を1本選び、性能地震動Yiに基づき、対応する超過確率を決定し、一致する超過確率に従って、性能地震動Yiに達する設定地震マグニチュードMiを決定する工程、
(8.2)m個の潜在的震源領域を等間隔の微小震源領域に区分する工程、サイト点からm個の潜在的震源領域の微小震源領域までは、対応する数の震央距離Riが存在し、
(8.3)Riをトラバースする方法により、Yi、Riなどのパラメータを訓練し終えたディープニューラルネットワークに戻して、
を計算し、一致する超過確率を有し、且つ性能地震動Yiに達する設定地震震央距離Riをスクリーニングし、そのうち、Riのスクリーニング規則は、
1)任意の潜在的震源領域内において、Mimin≦Mi≦Mimax、
2)
3)Riが対応する震源領域内である、というものであり、
性能地震動Yiに達し、且つ確率が一致する設定地震のマグニチュードMi及び震央距離Riを決定する工程、を含むことを特徴とする解析方法。 - 前記工程(1)中の地震動データは、地震動の加速度、速度及び変位を含むことを特徴とする、請求項1に記載の解析方法。
- 前記工程(2)中の特徴パラメータはそれぞれ、性能地震動対数LnY、マグニチュードM、震源距離R、震源深さH、断層タイプフラグF、断層傾斜角θ1、断層走向θ2、断層傾斜方向θ3、すべり角θ4、記録経度θ0X、次元θ0Y、サイトV30であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の解析方法。
- 前記特徴パラメータに対して相関試験を行い、特徴対の情報利得Gain(A,B)=H(A)−H(A|B)を計算し、そのうちAは特徴パラメータ、Gain(A,B)は情報利得の特徴パラメータAが一定であると分かった状況下における、期間超過確率Bの不確かさの減少度であり、H(A/B)は特徴パラメータが固定された場合の条件付きエントロピーであり、10%以下の関連度を保証し、10%より大きい場合には、対応する特徴の除去を検討し、新たにデータテーブルを形成して、最終特徴パラメータをxとすることを特徴とする、請求項3に記載の解析方法。
- 前記工程(3)中、訓練セット、区間セット、テストセットに採用するデータは、それぞれ総データ量の60%、20%、20%の割合に従って分配することを特徴とする、請求項5に記載の解析方法。
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