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本計畫使用了 24 種特徵值建構自動分類器,並非每個特徵值都能明顯 的區隔 3 種事件。因此本計畫進行了兩項測試,討論每個特徵值個別的分 類效能優劣。

圖 3.8 中編號第 1~9 是時間域特徵值,編號第 10~24 項是頻率域特徵 值,而黑線代表使用所有 24 種特徵值建構分類器得到的 91.3%分類正確度;

藍線是將特徵值逐一刪去,只使用剩下的 23 種特徵值建構分類器,用於討 論缺少某一項特徵值時的分類正確度的變化;紅線是只使用單一種特徵值 建構分類器,用於討論單一特徵值的分類效果。

從紅線的變化可以發現,各個特徵值之間的分類正確度落差相當大,

其中能產生最佳分類效果的特徵值為 MAR (正確度 85.5%),而分類效果最 差的則是 0.02-0.05 Hz 功率譜密度,其正確度為 56.0%。另外,時間域特徵 值整體的分類正確度(80.97%)高於頻率域特徵值(64.64%)。從藍線的變化可 以發現,雖然並非每個特徵值都能有效區分三種事件,但將任何一種特徵 值刪去後,分類正確度都下降了約 2~3%,代表每種特徵值在分類器中還是 有一定程度的分類效果,只要分類正確度在 50%以上,該特徵值對分類器 就有正面的影響。

圖 3.8 24 項特徵值分類效能比較

為了更深入討論每個特徵值在分類器中扮演的角色,以下從時間域及 頻率域中各挑選了一個特徵值進行討論:

一、2 號特徵值:𝜎𝑀𝐴

僅使用𝜎𝑀𝐴單一特徵值的分類正確度只有 67.3%,但從混淆矩陣可以 發現,背景噪訊不管是在敏感度或是 PPV 都高達 90%以上(表 3.10),即表 示雖然𝜎𝑀𝐴在區隔崩塌及地震上不太有效,卻適用於將噪訊從三者中辨識 出來。標準差反應了數列的離散程度,實際比對 3 種訓練樣本的移動平均 波形後發現(圖 3.9),地震及崩塌兩者的移動平均波形非常接近,代表兩者 有相近的離散程度,故會有相近的標準差數值(表 3.11)。相較之下,噪訊因 沒有太顯著的振動變化,因此不管是原始訊號或是移動平均波形幾乎都維 持穩定的振動範圍,即代表離散程度較低,故標準差數值也相對較低。

表 3.10 𝝈𝑴𝑨分類器的混淆矩陣

Predicted

LS EQ Noise Sensitivity

Actual

LS

111 89 14 51.9%

EQ

86 122 6 57.0%

Noise

10 5 199

92.3%

PPV

53.6% 56.5% 90.1%

67.3%

表 3.11 三種類別訊號𝝈𝑴𝑨平均數值 地動事件 特徵值數值

LS 0.382 EQ 0.436 Noise 0.100

圖 3.9 三種類別訊號的移動平均波形

二、19 號特徵值:0.02-0.1 Hz / 1-8 Hz 功率譜密度比值

僅使用 0.02-0.1 Hz / 1-8 Hz 功率譜密度比值作為特徵值時的分類正確 度只有 66.0% (表 3.12),但可發現其對於地震的敏感度及 PPV 都相對偏高 (>75%)。從圖 3.10 可觀察到,地震事件相較於其他 2 者,在 1-8 Hz 頻段有 相對更高的能量,因此在與低頻段(<0.1 Hz)的功率譜密度數值做比較後,

會更加凸顯出地震事件在此特徵值上的差異(表 3.13)。

表 3.12 0.02-0.1 Hz / 1-8 Hz 功率譜密度比值分類器的混淆矩陣

Predicted

LS EQ Noise Sensitivity

Actual

LS

116 41 62 53.0%

EQ

38 170 6

79.4%

Noise

66 7 141 65.9%

PPV

52.7% 78.0% 67.5%

66.0%

圖 3.10 三種類別訊號的平均頻譜圖

表 3.13 三種類別訊號 0.02-0.1 Hz / 1-8 Hz 功率譜密度比值數值 地動事件 特徵值數值

LS 828.870 EQ 73.910

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