朱之宇 黃程

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷革新，信息化時(shí)代的到來(lái)，各種信息的處理更是十分的復(fù)雜，但是隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，信息處理的速度和能力變得更強(qiáng)大，一方面大數(shù)據(jù)能夠廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，對(duì)于其他行業(yè)的發(fā)展有著很大的幫助，同樣也能作用于土木工程方面。土木工程本身又是相對(duì)比較傳統(tǒng)的行業(yè)，在技術(shù)上發(fā)展到一個(gè)階段是有瓶頸期的，發(fā)展的速度也會(huì)相對(duì)比較緩慢，如果能夠借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，將會(huì)使土木工程取得很大的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；土木工程；應(yīng)用

引言

進(jìn)入信息化社會(huì)以來(lái)，各種信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)更加快速的傳播，人們接觸到的信息量也出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，這給許多企業(yè)和行業(yè)迎來(lái)了信息化管理和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的良好契機(jī)。在信息化和大數(shù)據(jù)潮流中，土木工程領(lǐng)域也迎來(lái)了新一輪的技術(shù)革新，開始廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)對(duì)其中的設(shè)計(jì)、施工、決策和管理服務(wù)，大大提升了我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和住房建設(shè)的效率和質(zhì)量。因此，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用進(jìn)行全面分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1大數(shù)據(jù)的概念

不同的機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)對(duì)于大數(shù)據(jù)的概念的解釋不同，對(duì)于“大數(shù)據(jù)”（Bigdata）研究機(jī)構(gòu)Garter給出了這樣的定義。“大數(shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來(lái)適應(yīng)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。麥肯錫全球研究所給出的定義是：一種規(guī)模大到在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和價(jià)值密度低四大特征。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對(duì)這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理。換而言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利的關(guān)鍵，在于提高對(duì)數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過(guò)“加工”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。從技術(shù)上看，大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的關(guān)系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數(shù)據(jù)必然無(wú)法用單臺(tái)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，必須采用分布式結(jié)構(gòu)。它的特色在于對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)挖掘。但它必須依托云計(jì)算的分布式云計(jì)算、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)化管理。隨著云時(shí)代的來(lái)臨，大數(shù)據(jù)也吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。分析師團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，大數(shù)據(jù)（Bigdata）通常用來(lái)形容一個(gè)公司創(chuàng)造的大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在下載到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)用于分析時(shí)會(huì)花費(fèi)過(guò)多時(shí)間和金錢。大數(shù)據(jù)分析常和云計(jì)算聯(lián)系到一起，因?yàn)閷?shí)時(shí)的大型數(shù)據(jù)集分析需要像MapReduce一樣的框架來(lái)向數(shù)十、數(shù)百或甚至數(shù)千的電腦分配工作。大數(shù)據(jù)需要特殊的技術(shù)，以有效地處理大量的容忍經(jīng)過(guò)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)。適用于大數(shù)據(jù)的技術(shù)，包括大規(guī)模并行處理（MPP）數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、云計(jì)算平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)和可擴(kuò)展的存儲(chǔ)系統(tǒng)?？傮w來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)是一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)，在信息的處理上有著很強(qiáng)的能力。

2大數(shù)據(jù)在土木工程行業(yè)應(yīng)用的意義

2.1減少能源的消耗

在施工過(guò)程中，照明燈的使用、挑點(diǎn)起設(shè)備、辦公設(shè)備等的使用都會(huì)加大在能源方面的消耗，電力、水力等個(gè)方面的消耗，而且如果是人力的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算難度是非常之大的。通過(guò)大數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算和處理可以減少能源的消耗。通過(guò)傳感器將各種電氣設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連接，大數(shù)據(jù)可以計(jì)算出相應(yīng)的能源消耗。這樣就知道了能源消耗點(diǎn)所在，并進(jìn)行節(jié)制。

2.2縮短制作周期

傳統(tǒng)的土木工程不借助計(jì)算機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)的方式，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、處理都是人為的，這樣就會(huì)使周期變長(zhǎng)，加入大數(shù)據(jù)技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的整合、計(jì)算、處理的速度都要比人力快很多，這樣就能縮短制作周期。縮短了制作周期，就可以加快工程完成的速度，可以給企業(yè)節(jié)省很多的時(shí)間，時(shí)間就是財(cái)富。

2.3減少人力消耗

本身由認(rèn)為的數(shù)字計(jì)算的工作交給了大數(shù)據(jù)，交給了計(jì)算機(jī)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)的大數(shù)據(jù)技術(shù)可以抵消幾十人甚至幾百人的工作，這樣就大大減少了人力的消耗，需要的人才少了，相應(yīng)的財(cái)力的支出就變少了。并且人為的計(jì)算是有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的，但是計(jì)算機(jī)是不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的，這樣就會(huì)減少誤差和錯(cuò)誤的出現(xiàn)。

3大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

3.1建筑能耗分析

建筑能耗與建筑物的占地面積、空間布局、光照條件等眾多因素都有著密切的關(guān)系。當(dāng)前已有學(xué)者通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘框架的應(yīng)用，對(duì)辦公室區(qū)域的占用數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入分析，然后通過(guò)決策樹挖掘、規(guī)則歸納和聚類分析等先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)計(jì)算出建筑占用模式以及相應(yīng)的時(shí)間表，并以此為依據(jù)提出了許多能源節(jié)約方案，為建筑能耗分析提供了有價(jià)值的思路。還有學(xué)者通過(guò)消耗模式來(lái)分析建筑的能耗問題，而電力數(shù)據(jù)顯然也是一種大數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法是不可能完成的。通過(guò)對(duì)大量的建筑空間樣本的各類用電設(shè)備進(jìn)行定時(shí)數(shù)據(jù)采集，獲取大量的用電數(shù)據(jù)。接著采用特征提取、聚類和關(guān)聯(lián)分析等大數(shù)據(jù)處理技術(shù)分別統(tǒng)計(jì)不同用途、不同類型的耗電設(shè)備的數(shù)據(jù)，提出了一種通用的電力消耗模式。該模式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)建筑物內(nèi)的電力消耗情況預(yù)測(cè)。

3.2工程造價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)

在土木工程建設(shè)中，工程造價(jià)領(lǐng)域會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，為了使其價(jià)值得到充分的發(fā)揮，必須對(duì)其進(jìn)行完整有效的采集、分類及統(tǒng)計(jì)分析，為信息共享奠定基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)工程造價(jià)工作中，通常采用工程量清單開展核算工作，而考慮到不同地區(qū)之間相同材料價(jià)格的差異性以及市場(chǎng)波動(dòng)，因此有必要對(duì)工程造價(jià)資源進(jìn)行及時(shí)有效的數(shù)據(jù)分析。工程造價(jià)大數(shù)據(jù)不僅可以用于相關(guān)造價(jià)工作，在工程其他領(lǐng)域也發(fā)揮著一定的作用，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師可以根據(jù)造價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)市場(chǎng)上的材料情況進(jìn)行掌握，從而避免設(shè)計(jì)中出現(xiàn)市場(chǎng)上已經(jīng)消失的材料。此外，工程造價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)還能體現(xiàn)出一類材料在不同地區(qū)的價(jià)格差異，這樣以來(lái)，各類工程就可以對(duì)材料進(jìn)行合理的選擇，達(dá)到節(jié)省成本的目的。

3.3對(duì)建筑破壞結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)

某地區(qū)發(fā)生地震之后，專家會(huì)利用大量的無(wú)人機(jī)對(duì)建筑破壞結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得數(shù)量龐大的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理之后可以為后續(xù)的救援和評(píng)估工作提供極大的幫助。這同樣是大數(shù)據(jù)的一種應(yīng)用形式，具體是根據(jù)建筑破壞前的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，如坐標(biāo)、海拔等構(gòu)建震前模型，之后將無(wú)人機(jī)拍攝獲得的圖像與其進(jìn)行匹配還原獲得震后建筑模型，通過(guò)兩個(gè)模型的差異對(duì)比，獲得三維建筑破壞結(jié)果，為災(zāi)后重建工作提供幫助。這種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的建筑破壞檢測(cè)方法在效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理分析法。此外，還可以將這些建筑破壞檢測(cè)數(shù)據(jù)整合起來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)不同形式、場(chǎng)地和高度建筑的破壞形式進(jìn)行分析，為類似條件下新建建筑項(xiàng)目的抗震設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。

3.4編制建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范

在建筑工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)、建造、監(jiān)理等工作的開展都需要遵循相應(yīng)的規(guī)范，這些規(guī)范中涉及到的參數(shù)基本上都是由實(shí)際工程和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集總結(jié)而來(lái)的，其中包括地震動(dòng)參數(shù)、風(fēng)荷載參數(shù)等。將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用其中可以使參數(shù)的設(shè)置更加精確完整。

結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，我國(guó)土木工程的發(fā)展還未能很好地適應(yīng)時(shí)代的需求，造成大數(shù)據(jù)技術(shù)不能很好地服務(wù)于土木工程建設(shè)工作，對(duì)建設(shè)企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了一定的阻礙。不難預(yù)計(jì)，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)將更加重視大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，并在土木工程新技術(shù)上不斷尋求突破，充分發(fā)展大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下土木工程技術(shù)的革新，促進(jìn)土木工程技術(shù)及相關(guān)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（1.作者身份證號(hào)碼：21122319900504101X；

2.作者身份證號(hào)碼：211223199002071045）