大數(shù)據(jù)技術及其在土木工程中的應用

周揚

摘要：隨著網絡技術的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)信息量日漸龐大、復雜，大數(shù)據(jù)技術在一定程度上可以高效地處理龐大的數(shù)據(jù)的信息，深入挖掘其潛在價值?，F(xiàn)如今，大數(shù)據(jù)技術已廣泛應用于各行各業(yè)，尤其針對數(shù)據(jù)量巨大的土木工程行業(yè)的應用及其有效，發(fā)展前景良好。本文先簡單介紹了大數(shù)據(jù)及其技術概念，在針對土木工程，分析大數(shù)據(jù)技術具體的兩方面應用，最后提出未來的發(fā)展前景、道路。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)；土木工程；信息管理

1大數(shù)據(jù)的概念

不同的機構和團隊對于大數(shù)據(jù)的概念的解釋不同，對于“大數(shù)據(jù)”（Bigdata）研究機構Garter給出了這樣的定義?！按髷?shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應海量、高增長率和多樣化的信息資產。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、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫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、多樣的數(shù)據(jù)類型和價值密度低四大特征。

大數(shù)據(jù)技術的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。換而言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產業(yè)，那么這種產業(yè)實現(xiàn)盈利的關鍵，在于提高對數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過“加工”實現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。從技術上看，大數(shù)據(jù)與云計算的關系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數(shù)據(jù)必然無法用單臺的計算機進行處理，必須采用分布式結構。它的特色在于對海量數(shù)據(jù)進行分布式數(shù)據(jù)挖掘。但它必須依托云計算的分布式云計算、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲、數(shù)據(jù)化管理。隨著云時代的來臨，大數(shù)據(jù)也吸引了越來越多的關注。分析師團隊認為，大數(shù)據(jù)（Bigdata）通常用來形容一個公司創(chuàng)造的大量非結構化數(shù)據(jù)和半結構化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在下載到關系型數(shù)據(jù)庫用于分析時會花費過多時間和金錢。大數(shù)據(jù)分析常和云計算聯(lián)系到一起，因為實時的大型數(shù)據(jù)集分析需要像MapReduce一樣的框架來向數(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，以有效地處理大量的容忍經過時間內的數(shù)據(jù)。適用于大數(shù)據(jù)的技術，包括大規(guī)模并行處理（MPP）數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、云計算平臺、互聯(lián)網和可擴展的存儲系統(tǒng)。總體來說，大數(shù)據(jù)是一個先進的技術，在信息的處理上有著很強的能力。

2針對土木工程來分析大數(shù)據(jù)技術在其中的應用

2.1檢測建筑破壞結果

通常，我們在震后地區(qū)會發(fā)現(xiàn)無人機的“小身影”，這是專家再利用無人機圖像檢測建筑破壞的結果。較短時間內，無人機就可以獲得成千上萬張圖像，圖像處理的高效、快速對于建筑破壞后的救援、評估工作影響較大。就有專家提出可以利用大數(shù)據(jù)技術處理無人機拍攝的圖片，盡可能快得獲得檢測建筑破壞的結果。這個處理環(huán)節(jié)其實就是利用建筑破壞前的數(shù)據(jù)信息，通過坐標、海拔、區(qū)域范圍來模擬出震前建筑模型，利用無人機震后拍攝的圖像，提取連測點、校正相機清晰度，進行密集匹配還原工作，從而模擬出震后建筑模型。再對震前建筑模型跟震后建筑模型的數(shù)據(jù)進行比較，找出差異點，這樣的話，就能得到三維的建筑破壞結果，在一定程度上有助于災后重建工作的高效進行。另一方面，大數(shù)據(jù)技術檢測建筑破壞的速度整整比傳統(tǒng)的計算機處理分析快了十倍不止，發(fā)揮其效率高、速度快的特性。

2.2減少能源的消耗

在施工過程中，照明燈的使用、起重設備、辦公設備等的使用都會加大在能源方面的消耗，以及電力、水力等各方面的消耗，而且如果是人力的方式進行統(tǒng)計和計算難度是非常之大的。通過大數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進行整理、計算和處理可以減少能源的消耗。通過傳感器將各種電氣設備與計算機相連接，大數(shù)據(jù)可以計算出相應的能源消耗。這樣就知道了能源消耗點所在，并進行節(jié)制。

2.3減少人力消耗

本身由認為的數(shù)字計算的工作交給了大數(shù)據(jù)，交給了計算機。一臺計算機的大數(shù)據(jù)技術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，相應的財力的支出就變少了。并且人為的計算是有可能出現(xiàn)錯誤的，但是計算機是不會出現(xiàn)錯誤的，這樣就會減少誤差和錯誤的出現(xiàn)。

3土木工程中大數(shù)據(jù)技術應用趨勢

土木工程中大數(shù)據(jù)技術應用目前還處于起步階段?？紤]到土木工程涉及到海量數(shù)據(jù)，特別是，隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，可在土木工程的具體對象中可以布置更多的傳感器，以便更方便地采集數(shù)據(jù)，再通過大數(shù)據(jù)技術進行分析，即可更好地把握土木工程的相關規(guī)律。利用這些規(guī)律就可以更好地進行土木工程的建造、維護等各方面的工作，讓大數(shù)據(jù)技術在土木工程中發(fā)揮作用。土木工程是一個很大的領域，對任何研究者來說，全部把握該領域幾乎不可能。為了把握土木工程中大數(shù)據(jù)技術可能的應用點有必要借助現(xiàn)有文獻，特別是關于大數(shù)據(jù)技術應用的、議論性的文獻。因為，這些文獻描述土木工程中大數(shù)據(jù)技術的應用，往往揭示了土木工程中應用大數(shù)據(jù)技術的潛在應用點，反映了作者對大數(shù)據(jù)技術應用趨勢的預測。為此，筆者分析了議論土木工程中大數(shù)據(jù)技術應用的可能性或提出土木工程中大數(shù)據(jù)技術應用系統(tǒng)架構但沒有實際應用的文獻，對其中大數(shù)據(jù)技術的應用點進行歸納。從中可以看出，大數(shù)據(jù)技術的應用點主要在土木工程運維階段，具體應用對象包括建筑、道路、橋梁等。其中，運維階段相比于設計階段和施工階段，其數(shù)據(jù)采集更方便且數(shù)據(jù)量大，涉及的決策也多，具有運用大數(shù)據(jù)技術的天然優(yōu)勢。由此可見，在土木工程的運維階段，大數(shù)據(jù)技術具有最廣闊的應用前景，而在其他階段，也具有很大的應用潛力。

4結束語

當前大數(shù)據(jù)技術在土木工程中主要應用于輔助建筑能耗分析和建筑破壞檢測等方面，應用特征表現(xiàn)為： 數(shù)據(jù)源主要是傳感器和圖像設備獲得的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量相對較少，較少使用真正的大數(shù)據(jù)分析方法。隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展及其在土木工程中的應用，土木工程大數(shù)據(jù)將迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術在土木工程中的應用方興未艾。

參考文獻：

[1]張凱源.大數(shù)據(jù)技術及其在土木工程中的應用.農村經濟與科技，2018，29.12.65.

[2]白安黔.大數(shù)據(jù)技術在土木工程中的應用分析.中外企業(yè)家，2018.16.78.

[3]黃國豪.淺談大數(shù)據(jù)技術及其在土木工程中的應用.江西建材2016.18.80-83.

（作者單位：中國航空技術國際工程有限公司）