土木工程的信息化建設(shè)

【摘 要】二十一世紀(jì)是一個(gè)信息社會，已成為世界共識。信息時(shí)代最突出的標(biāo)志就是人類構(gòu)建了一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界相對應(yīng)的虛擬的信息世界，其本質(zhì)特征就是以互聯(lián)網(wǎng)為生產(chǎn)工具，知識與信息成為生產(chǎn)力要素的最重要的組成部分。土木工程信息技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)信息技術(shù)在土木工程中應(yīng)用逐步深入并融和的過程。我國土木工程行業(yè)整體發(fā)展水平仍比較低，處于粗放型的工作模式，土木工程信息化建設(shè)更是任重道遠(yuǎn)。作為一個(gè)新的學(xué)科和新興產(chǎn)業(yè)，土木工程信息化的研究在我國有著重要意義。

【關(guān)鍵詞】土木工程；信息化；建設(shè)

引言

我國土木工程也同樣存在信息化建設(shè)問題。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長，城市化進(jìn)程加快，以青藏鐵路、南水北調(diào)、西氣東輸、西電東送等為代表的一大批西部大開發(fā)和國家能源交通原材料基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，以北京奧運(yùn)工程為代表的各大中城市的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，還有量大面廣的城鄉(xiāng)住宅建設(shè)項(xiàng)目正處在建設(shè)高潮之中，再加上我國已加入WT0，進(jìn)入寬領(lǐng)域、多層次、全方位對外開放的新格局，實(shí)施迎接經(jīng)濟(jì)全球化挑戰(zhàn)的大戰(zhàn)略，土木工程作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在這重要的發(fā)展機(jī)遇中肩負(fù)重任，必須把握住大課題，即土木工程的信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)更高層次的技術(shù)創(chuàng)新和素質(zhì)提升。土木工程的信息化是用計(jì)算機(jī)、通信、自動控制等信息匯集處理高新技術(shù)對傳統(tǒng)土木工程技術(shù)手段及施工方式進(jìn)行改造與提升，促進(jìn)土木工程技術(shù)及施工手段不斷完善，使其更加科學(xué)、合理，有效地提高效率，降低成本； 實(shí)現(xiàn)土木工程的信息化將引起土木工程企業(yè)管理方式的深刻革命，必然推動企業(yè)團(tuán)隊(duì)的重組及施工流程的優(yōu)化，促使企業(yè)管理理念和手段的革新； 土木工程的信息化是土木工程市場發(fā)展的高級階段，必定融入現(xiàn)代物流業(yè)、電子商務(wù)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)土木工程的高效益、高效率。

一、土木工程信息化的發(fā)展現(xiàn)狀

1、土木工程信息化發(fā)展的三個(gè)階段

1.科學(xué)計(jì)算階段

這一階段信息技術(shù)從無到有得到初步發(fā)展，并且在運(yùn)算速度的提高和成本的下降方面取得了較大的突破，開始在各行各業(yè)得到應(yīng)用.這時(shí)， 它在土木工程中的應(yīng)用主要是通過依照一定算法的計(jì)算程序和計(jì)算機(jī)輔助繪圖來提高效率和計(jì)算精度。

2.專業(yè)軟件階段

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，讓土木工程信息技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展到專業(yè)軟件階段。這一階段土木工程信息技術(shù)不僅僅是提高效率或者求解以前不能計(jì)算的問題。在硬件方面，根據(jù)/ 摩爾定律，每18個(gè)月芯片的運(yùn)算能力增加一倍，或相同性能情況下價(jià)格下降一半. 同時(shí)， 計(jì)算機(jī)市場上發(fā)生的一個(gè)巨大變革是個(gè)人電腦（ PC） 替代了/ 主機(jī)+ 終端0模式， 成為市場的主流。目前在全國范圍內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無紙化繪圖，在不久的將來也必將實(shí)現(xiàn)無紙化設(shè)計(jì)，并帶來信息化施工。

3、仿真系統(tǒng)階段。從20 世紀(jì)50年代末開始，以數(shù)學(xué)規(guī)劃為代表的最優(yōu)化方法取得了長足進(jìn)展.利用計(jì)算機(jī)和最優(yōu)化方法，可以在較短的時(shí)間內(nèi)求得一個(gè)在給定條件下的優(yōu)良工程方案.此外， 仿真系統(tǒng)通過將可視化技術(shù)與三維動畫圖形圖像顯示相結(jié)合， 使之能生動、 直觀而又逼真的展現(xiàn)土木工程各個(gè)施工階段的三維動態(tài)場景。進(jìn)行此項(xiàng)研究有助于建立全面而高效的工程管理系統(tǒng)，對工程進(jìn)行總體模擬，進(jìn)而在宏觀上加強(qiáng)對整體工程的綜合評價(jià)與控制.仿真技術(shù)的實(shí)質(zhì)是一種數(shù)值模擬技術(shù)， 特別適用于一些難以用常規(guī)實(shí)驗(yàn)?zāi)M解決的問題，如大型破壞試驗(yàn)三峽庫區(qū)地質(zhì)體實(shí)時(shí)滑坡仿真預(yù)報(bào)等。

2、發(fā)展現(xiàn)狀

目前土木工程研究的對象主要集中在以下幾個(gè)方面： 首先是高層建筑的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段， 隨著新材料、 新結(jié)構(gòu)、 新工藝、 新施工方法的出現(xiàn)， 特別是自動化程度的不斷提高， 人類更有可能從事更大規(guī)模的土木工程修建， 高層建筑不僅在數(shù)量上越來越多， 而且在高度上也越來越高。中國上海的浦東金茂大廈和上海金融中心高度已經(jīng)排列在世界前列， 標(biāo)志著我國在高層建筑方面的水平已經(jīng)達(dá)到世界較前進(jìn)水平。目前世界上最大的地下街是日本東京八重洲地下街， 建筑面積70km2，最深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區(qū)地下商業(yè)街，深度在100 米左右，我國也已有約20 個(gè)城市進(jìn)行了地鐵系統(tǒng)的規(guī)劃和具體實(shí)施階段， 先后提出了 25 項(xiàng)地鐵和輕軌項(xiàng)目， 同時(shí)地下空間技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展和提高。目前我國城市地下工程建設(shè)主要施工方法有明挖法、 暗挖法、蓋挖法、 盾構(gòu)法、 沉管法、 凍結(jié)法及注漿法等， 這些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平， 這也為地下空間開發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

二、信息化建設(shè)在土木工程中的運(yùn)用發(fā)展

土木工程信息化技術(shù)的建設(shè)與發(fā)展，其內(nèi)涵主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

（1）土木工程專業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)發(fā)展。它是土木工程實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)的關(guān)鍵。土木工程專業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)既可以遠(yuǎn)程為工程提供信息，又可以為土木工程信息的傳播提供媒介。

（2）土木工程信息的接收終端。其主要由手持式終端、以及臺式終端兩種不同形式，其中，手持式終端是未來發(fā)展的方向，因?yàn)榫哂蟹奖銛y帶的特點(diǎn)，使工程人員利用它與工程信息網(wǎng)能夠隨時(shí)隨地的交換信息，從而獲得技術(shù)方面的支持。

（3）土木工程信息網(wǎng)絡(luò)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。其一，它保證了土木工程信息能夠與中國電訊移動通訊的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)兼容；其二，它保證了不同的土木工程信息網(wǎng)絡(luò)之間、不同信息網(wǎng)絡(luò)與接收終端之間可以順利地相互交換信息。

（4）土木工程的信息集成與交互系統(tǒng)。土木工程的信息集成與交互系統(tǒng)是由一系列的大型程序所組成，其主要依照土木工程信息網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)，是對土木工程信息進(jìn)行整合和傳播的虛擬平臺。通過這個(gè)平臺，不同的土木工程信息制造商能夠方便準(zhǔn)備地為工程界提供出各種符合標(biāo)準(zhǔn)的不同信息，并通過該平臺實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。 三、土木工程的信息化建設(shè)須致力建設(shè)三大系統(tǒng)。

（1）控制信息系統(tǒng)。信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)、通信、控制及信息處理等技術(shù)的集成。應(yīng)用信息技術(shù)系統(tǒng)及設(shè)備，現(xiàn)代建筑師可以充分直觀地展示新時(shí)代的設(shè)計(jì)理念和建筑美學(xué)，可以盡情地表達(dá)大膽的創(chuàng)意和神奇的構(gòu)思，超越時(shí)間和空間，塑造并優(yōu)化創(chuàng)作成果，使其創(chuàng)作成果達(dá)到傳統(tǒng)創(chuàng)作方式無法比擬的新境界。這些信息資源將貫穿于工程項(xiàng)目管理的全過程（設(shè)計(jì)、采購和施工），圖形由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動產(chǎn)生，使得設(shè)計(jì)人員可以將主要精力投入到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案上，設(shè)計(jì)過程更為直觀形象。

（2）企業(yè)管理的信息系統(tǒng)。一個(gè)大型復(fù)雜的工程項(xiàng)目的管理實(shí)際上就是利用能夠控制的資源（人力、機(jī)具、材料、資金、工期）在一定的條件下對一個(gè)既定目標(biāo)（進(jìn)度、質(zhì)量、費(fèi)用）進(jìn)行科學(xué)的計(jì)劃和以更多的定量數(shù)據(jù)做深入動態(tài)分析，對于工程實(shí)施有效地調(diào)整控制，以盡可能小的投入，獲得最大的效益。工程項(xiàng)目的管理必須依靠整套先進(jìn)的管理理念

（3）企業(yè)商務(wù)貿(mào)易信息系統(tǒng)。利用項(xiàng)目管理信息平臺、電子郵件、視頻會議系統(tǒng)三種體系，為項(xiàng)目提供了一種先進(jìn)的現(xiàn)代化信息傳遞和交換手段，使項(xiàng)目信息共享更及時(shí)、更靈活、更廣泛，并具備了實(shí)施異地交互討論的環(huán)境，參與項(xiàng)目的人員在世界范圍內(nèi)的任何地方都可以方便的查看項(xiàng)目管理信息，總部管理人員也可以同時(shí)訪問其他地方項(xiàng)目管理信息，隨時(shí)了解項(xiàng)目總體情況，通過這個(gè)數(shù)據(jù)庫把公司本部、公司分部、施工現(xiàn)場、分包商等緊密地聯(lián)系在一起，創(chuàng)造了一個(gè)異地協(xié)同工作的環(huán)境，并可實(shí)施異地指揮和控制。

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