淺談土木工程中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

李虹

摘 要：現(xiàn)如今，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，所發(fā)布、傳遞的數(shù)據(jù)信息量龐大。并且現(xiàn)代化企業(yè)都實施信息管理模式，因此，管理系統(tǒng)中存在大量有待處理或已處理的數(shù)據(jù)。分析這些數(shù)據(jù)后，可以挖掘出數(shù)據(jù)最大的信息價值。其中，無法用傳統(tǒng)信息處理方法分析、解決的數(shù)據(jù)就是大數(shù)據(jù)。在土木工程正常運作過程中，存在著各式各樣的大數(shù)據(jù)，涉及廣泛，較為復(fù)雜，并且與決策關(guān)聯(lián)。一旦決策失誤，將損失嚴重。因此，針對土木工程業(yè)，需要積極研究、應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：土木工程；大數(shù)據(jù)；應(yīng)用

1 簡介大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的概念

大數(shù)據(jù)至今還未有一致的概念，基本是依據(jù)大數(shù)據(jù)自身的特性給出解說。世界數(shù)據(jù)公司則簡單概括出大數(shù)據(jù)的四個特性，如下：（1）量大：一般大數(shù)據(jù)所觸及的數(shù)據(jù)信息較為雜亂、廣泛，數(shù)量巨大，是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理辦法望塵莫及的數(shù)據(jù)量；（2）結(jié)構(gòu)多樣：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化，規(guī)劃范疇各行各業(yè)、各不相同；（3）效率高、速度快：在處理大數(shù)據(jù)時必需要保證實時作用；（4）使用價值：大數(shù)據(jù)的處理、解剖，將會發(fā)掘出數(shù)據(jù)中潛在的使用價值，這也是傳統(tǒng)處理數(shù)據(jù)辦法所望塵莫及的。大數(shù)據(jù)技能，望文生義，就是處理大數(shù)據(jù)所用的技能。世界數(shù)據(jù)公司給予大數(shù)據(jù)技能的概念定義是：其經(jīng)過收集、剖析數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建出新一代現(xiàn)代化的技能框架，發(fā)掘大數(shù)據(jù)內(nèi)的價值，進一步完成大數(shù)據(jù)自身效率高、速度快的特性。土木工程觸及的常識范疇廣泛、雜亂，對應(yīng)的數(shù)據(jù)量巨大，對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)無法有用處理的那部分，則使用大數(shù)據(jù)技能，進行高效、快速地解剖、剖析，盡可能多地發(fā)掘其潛在價值。

2 大數(shù)據(jù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 軟件的更新升級

軟件可以通過對用戶的使用習慣或反饋的各種問題，來對軟件進行更好的完善和更新。比如，巖土設(shè)計師需要進行邊坡穩(wěn)定性驗算，在使用軟件對邊坡進行處理分析時，習慣使用更為簡潔明確的2D模型，同時偏好于采用Spencer計算方法進行模擬分析。PKPM用戶提出希望通過軟件能夠進行設(shè)置設(shè)縫連梁及配置交叉斜筋、對角暗撐的連梁，用于解決連梁超限問題。PKPM公司即時進行了用戶反饋問題的收集，通過版本更新，解決了相關(guān)問題，完善了軟件功能。軟件提供者除對用戶體驗的收集，還有對其他數(shù)據(jù)的收集。例如軟件通過對用于結(jié)構(gòu)抗震研究的一些地震波數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的導(dǎo)入，供結(jié)構(gòu)工程師進行抗震彈塑性分析。其中拿來做參考的有世界上比較權(quán)威的地震波數(shù)據(jù)庫如EuropeanStrongMotionDatabase，USGS，PEERStrongMotionDatabase等等。這些地震波數(shù)據(jù)庫資料為工程中抗震設(shè)計提供了設(shè)計依據(jù)，起到了特別重要的作用。如果沒有這些地震波數(shù)據(jù)，單方面通過用戶對地震波進行人工擬合，非常費時費力，并且不容易實現(xiàn)。

2.2 企業(yè)數(shù)據(jù)收集

土木工程行業(yè)各企業(yè)都能作為大數(shù)據(jù)采集的單體。企業(yè)中通過對每個項目的數(shù)據(jù)采集進行整合，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫。在進行新建工程時，可以從該數(shù)據(jù)庫中得到有效信息支持。例如，該企業(yè)在某地區(qū)進行過類似項目建造，即會獲得該地區(qū)地質(zhì)、地形及場地信息等數(shù)據(jù)資料。如果在該地進行新項目的建設(shè)，那么數(shù)據(jù)庫中的歷史記錄資料則能提供很有價值的參考。比如各地區(qū)地質(zhì)資料中反應(yīng)土質(zhì)情況的地基系數(shù)M值的選用方法。相關(guān)規(guī)范規(guī)定，對于有經(jīng)驗的地區(qū)，可直接選用其經(jīng)驗值；對于無經(jīng)驗值的地區(qū)，M值可以通過規(guī)范建議的公式進行計算得出。更為精確的方法是采用靜力觸探試驗，對該地區(qū)的土質(zhì)進行試驗分析，得出相關(guān)M值。但是在工程中，有時勘探數(shù)據(jù)缺乏對該值的試驗，或者同一地區(qū)不同地塊反復(fù)進行同一試驗。有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失或者出現(xiàn)資源成本的浪費。如果當?shù)亟⒘讼嚓P(guān)數(shù)據(jù)庫，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在進行本區(qū)域設(shè)計時可以直接進行相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)用，有利于節(jié)省成本。

2.3 工程造價數(shù)據(jù)庫

工程造價行業(yè)存在大批量的數(shù)據(jù)信息資源，對該數(shù)據(jù)進行有效地采集、分類和統(tǒng)計分析，從而使這些數(shù)據(jù)資源得以更有效地使用，實現(xiàn)行業(yè)內(nèi)信息的共享。傳統(tǒng)的工程造價分析一般是采用工程量清單進行工程核算，然而工程量清單都是被發(fā)行出來，提供給用戶使用。然而由于工程造價的特點就是不同地域之間相同材料的單價會存在差異，并且價格會隨著市場變化進行浮動。所以對工程造價資源進行有效及時的數(shù)據(jù)分析是非常必要的。有效的造價大數(shù)據(jù)不僅能被造價工程師使用，還能供結(jié)構(gòu)設(shè)計師作為借鑒。例如，二級鋼鋼筋已經(jīng)在京津地區(qū)退出市場。如果大數(shù)據(jù)庫被及時更新了，結(jié)構(gòu)設(shè)計師則能通過該數(shù)據(jù)庫進行更準確的設(shè)計，不再選擇使用二級鋼鋼筋。同時造價數(shù)據(jù)庫也能體現(xiàn)相似材料在不同地區(qū)的價格差異，反應(yīng)當?shù)厥褂貌牧系钠?。例如，在某地加氣混凝土生產(chǎn)廠家比較多，加氣混凝土砌塊的成本較之連鎖混凝土砌塊要低，所以當?shù)仨椖抗こ谈蚴褂眉託饣炷疗鰤K。如果造價數(shù)據(jù)庫能體現(xiàn)出這種差異，能標識出當?shù)亟ㄖこ痰南埠茫瑒t能節(jié)省成本，同時避免因溝通不當造成設(shè)計返工。

2.4 檢測建筑破壞結(jié)果

一般，我們在震后區(qū)域會發(fā)現(xiàn)無人機的“小身影”，這是專家再使用無人機圖畫檢測修建損壞的成果。較短時間內(nèi)，無人機就可以取得成千上萬張圖畫，圖畫處理的高效、快速關(guān)于修建損壞后的救援、評價作業(yè)影響較大。就有專家提出可以使用大數(shù)據(jù)技能處理無人機拍照的圖片，盡可能快地取得檢測修建損壞的成果。這個處理環(huán)節(jié)其實就是使用修建損壞前的數(shù)據(jù)信息，通過坐標、海拔、區(qū)域規(guī)模來模擬出震前修建模型，使用無人機震后拍照的圖畫，提取連測點、校正相機清晰度，進行密布匹配復(fù)原作業(yè)，然后模擬出震后修建模型。再對震前修建模型跟震后修建模型的數(shù)據(jù)進行比較，找出差異點，這樣的話，就能得到三維的修建損壞成果，在一定程度上有助于災(zāi)后重建作業(yè)的高效進行。另一方面，大數(shù)據(jù)技能檢測修建損壞的速度整整比傳統(tǒng)的計算機處理剖析快了10倍以上，發(fā)揮其效率高、速度快的特性。如果把這些修建損壞成果構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫進行分類總結(jié)，進行相關(guān)損壞方式剖析，對不同方式、不同場所、不同高度的修建損壞進行分類貯存，那么對相似的新建項目的抗震也有很高的學(xué)習價值。

2.5 建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的編制

在建筑行業(yè)中，有大量的規(guī)范為設(shè)計、建造及監(jiān)理等過程提供執(zhí)行依據(jù)及約束。各種規(guī)范中的參數(shù)很多又是基于工程或現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集總結(jié)。其中通過大量數(shù)據(jù)的收集采集，作為規(guī)范參數(shù)取值依據(jù)。比如中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖中每個省份、每個城市的地震烈度直接決定了一個地區(qū)設(shè)計建造安全度及建設(shè)成本。如何確定地震動參數(shù)則是通過各地數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)的。通過對歷史曾經(jīng)發(fā)生過的地震記錄及各地區(qū)地質(zhì)情況的采集，進行對比分析，以可靠性理論對未來發(fā)生的地震進行預(yù)測，從而進行地震分級的確定。

3 結(jié)束語

綜上所述，目前針對土木工程，大數(shù)據(jù)技術(shù)所涉及的應(yīng)用在兩個方面：輔助分析建筑能耗問題；檢測建筑破壞結(jié)果。簡單來說，對于土木工程，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用早已不可或缺，并且隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量的增大，大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展前景良好。為了確保土木工程的高效、快速施工、作業(yè)，需要積極對大數(shù)據(jù)及其技術(shù)進行分析，重視相關(guān)課題研究。

參考文獻：

[1] 李富榮，荀勇，孫錫元.大數(shù)據(jù)背景下土木工程專業(yè)實習網(wǎng)絡(luò)平臺的構(gòu)建與成效分析[J].實驗技術(shù)與管理，2016（6）：184～187+262.

[2] 劉雁，孫錫元，殷為民，張正寅，唐炳全.大數(shù)據(jù)時代土木工程專業(yè)生產(chǎn)實習及其管理新模式[J].高等建筑教育，2016（2）：130～133.

[3] 馬智亮，劉世龍，劉喆.大數(shù)據(jù)技術(shù)及其在土木工程中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2015（5）：45～49.