تعيين مناطق لرزه ‌زمين‌ ساخت با به‌كارگيري روش‌هاي خوشه‌بندي افرازي داده‌هاي لرزه‌اي

Determination of the Number of Seismotectonic Provinces using Partitioning Clustering of Seismic Data

مناطق لرزه زمين ساخت به مناطقي اطلاق مي‌‌شوند كه ويژگي‌هاي لرزه‌اي، زمين ساخت جنبا و سيستم گسلي شبيه به هم داشته باشند. شناسايي اين مناطق به منظور ارزيابي خطر زمين لرزه، يكي از موضوعات حايز اهميت در مطالعات لرزه‌‌اي است. روش‌‌هاي خوشه بندي به‌عنوان ابزاري مناسب براي شناسايي اطلاعات مرتبط باهم و استخراج الگوهاي معنادار از بين تعداد زيادي از داده‌‌ها شناخته مي‌شوند. با توجه به اينكه اين روش‌ها علاوه بر نمايش بصري مناسب، نتايج قابل اعتمادي را نيز ارايه مي‌‌دهند، مي‌توانند ابزاري مناسب براي تعيين مناطق لرزه زمين ساخت باشند. در اين تحقيق، از 3 روش خوشه‌بندي افراز كا-مينز، ;كلارا و فازي سي-مينز استفاده شده است. به منظور تعيين تعداد بهينه خوشه‌ها در هر روش خوشه بندي، 5 شاخص اعتبارسنجي ديويس بولدين، سيلوهت، اس دي، اس-دي بي دبليو و شيه-بني مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهاي موقعيت زمين لرزه، عمق زمين لرزه، بزرگا، جاذبه، مغناطيس و تراكم گسل‌ها به منظور تعيين تعداد مناطق لرزه زمين ساخت، كه به‌عنوان ورودي روش‌هاي خوشه بندي مورد استفاده قرار مي‌گيرند، در نظر گرفته شدند. پس از تعيين تعداد بهينه خوشه‌ها، براي ارزيابي نتايج روشهاي خوشه بندي، از مدل لرزه زمين ساخت كميته ملي سدهاي بزرگ ايران استفاده شد. بر اساس نتايج بدست آمده مشخص گرديد كه روش كلارا در مقايسه با بقيه روش‌ها سازگاري بسيار بيشتري با مناطق لرزه زمين ساخت ايران را دارد. در نهايت پس از مقايسه روش‌هاي خوشه بندي در تعداد خوشه‌هاي بهينه با مدل لرزه زمين ساخت مورد استفاده، تعداد مناطق لرزه زمين ساخت 13 منطقه بدست آمد.

Seismotectonic provinces are defined as areas that have similar seismological characteristics, active tectonic fault system similar to each other. Identification of these areas is one of the most important subjects in seismic hazard analysis. Clustering methods are known as techniques for identifying information associated with the huge number of data. Since these methods are appropriate visual representations and provide reliable results, they can be an important tool for determining the seismotectonic provinces. In this study, three partitioning clustering methods were used including: K-means, CALARA, and Fuzzy C-means. For assessing the validity of these methods, five clustering validity indexes including: Davies-Bouldin, Silhouette, SD, S_Dbw, and Xie-Beni were used. Parameters including the earthquake epicenters, magnitude, gravity, magnetism, and fault density, as input clustering methods, were considered for modeling seismotectonic regions. After determining the optimal number of clusters, in order to evaluate the results of clustering model IRCOLD seismotectonic model was applied. The results showed that compared with other methods, CLARA have a greater compatibility with seismotectonic model in Iran. Finally, after comparing the number of optimized clustering methods with seismotectonic model it is concluded that the best number of seismotectonic provinces is 13.