大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用分析

李 健

（太原學(xué)院建筑與環(huán)境工程系 山西 太原 033032）

1 引言

目前，隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，大量的信息通過開放數(shù)據(jù)傳輸，傳統(tǒng)信息處理方式已不再適用于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，許多企業(yè)實(shí)施了信息管理模式，通過信息管理系統(tǒng)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，“工業(yè)3.0”逐漸演變?yōu)椤肮I(yè)4.0”，通過利用大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的便捷性實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)信息化，加快產(chǎn)業(yè)變革的步伐。土木工程涉及的數(shù)據(jù)極為廣泛與復(fù)雜，利用信息時(shí)代衍生出的大數(shù)據(jù)可以使土木工程的設(shè)計(jì)、施工與決策更加科學(xué)化、合理化與人性化。因此，在土木工程的發(fā)展中，需要不斷加深大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升土木工程的整體信息處理效率。

2 大數(shù)據(jù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

大數(shù)據(jù)也被稱之為海量數(shù)據(jù)集，指的是利用常規(guī)軟件工具無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)完成對(duì)數(shù)據(jù)集合的捕捉與處理，需要利用新的處理模式完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理。大數(shù)據(jù)是一種在數(shù)據(jù)獲取、收集、存儲(chǔ)、管理、處理、分析方面都遠(yuǎn)超傳統(tǒng)數(shù)據(jù)軟件的數(shù)據(jù)集合，具有數(shù)據(jù)規(guī)模大、數(shù)據(jù)類型多、價(jià)值密度地、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)速度快四個(gè)基本特征。大數(shù)據(jù)是通過數(shù)據(jù)捕捉、觀察、跟蹤的方式探索事物的內(nèi)在聯(lián)系，整體使用趨向于預(yù)測(cè)與分析，根據(jù)觀察到的數(shù)據(jù)判斷某個(gè)事物在下個(gè)階段可能發(fā)生的狀態(tài)與行為，從數(shù)據(jù)中挖掘出其潛在價(jià)值，并讓其價(jià)值得到充分的發(fā)揮。

大數(shù)據(jù)技術(shù)是大數(shù)據(jù)的衍生物，即對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，將其轉(zhuǎn)化為有價(jià)值意義的一種工程技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的意義不在于掌握大規(guī)模的數(shù)據(jù)信息，而在于對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理，提高對(duì)數(shù)據(jù)的“加工能力”，挖掘出有價(jià)值意義的數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增值。大數(shù)據(jù)技術(shù)使用過程主要包含數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、捕獲、存儲(chǔ)、分析四個(gè)流程，通過在每個(gè)環(huán)節(jié)中結(jié)合適當(dāng)?shù)南嚓P(guān)技術(shù)，可以最大程度地發(fā)揮出大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與作用。土木工程領(lǐng)域涉及的知識(shí)廣泛且繁雜，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對(duì)其大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行快速高效的處理分析，使其價(jià)值最大化。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中的具體應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)

土木工程的前期設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目工程的后期施工與建筑整體有著極大的影響。大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用將有助于設(shè)計(jì)出更有保障、更優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)者了解規(guī)模、功能、成本等各種信息。在此基礎(chǔ)上，還可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)于土木工程相類似或相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與綜合處理，找出可以作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)。此外，工程項(xiàng)目應(yīng)避免設(shè)計(jì)變更，以確保設(shè)計(jì)方案的總體可行性，從而避免因設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致土木工程成本的增加[1]。

在土木工程的設(shè)計(jì)與施工過程中需要注意許多細(xì)節(jié)，若控制不當(dāng)極易引發(fā)諸多問題，影響建筑物的正常功能與性能。在設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)中利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)土木工程的問題信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，分類后并查明原因，及時(shí)作出調(diào)整，有效避免施工問題的發(fā)生，提高施工質(zhì)量與施工作業(yè)的可信度，這將有助于在施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況，采取針對(duì)性地預(yù)防措施，確保土木工程的順利進(jìn)行。

3.2 對(duì)建筑破壞結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)

在發(fā)生地震、洪水等自然災(zāi)害后，經(jīng)常會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)，專家們通過對(duì)利用無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)到的圖像對(duì)建筑物的損壞情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，作為災(zāi)害探測(cè)技術(shù)，無(wú)人機(jī)可以在發(fā)生災(zāi)害后最短時(shí)間內(nèi)快速采集到大量的現(xiàn)場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)，通過提取圖像的三維信息恢復(fù)震前建筑物的數(shù)字模型，通過對(duì)圖像進(jìn)行處理后對(duì)建筑物破壞后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)與損傷評(píng)估。在這之后，利用大數(shù)據(jù)并行計(jì)算技術(shù)，加快對(duì)無(wú)人機(jī)檢測(cè)的圖像信息處理速度，以此在最短時(shí)間內(nèi)獲得結(jié)果定損與人員搜救[2]。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行損傷監(jiān)測(cè)的速度高出計(jì)算機(jī)處理速度的10倍以上，因此，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于土木工程建設(shè)中，可以在發(fā)生災(zāi)害后加快對(duì)建筑損傷的檢測(cè)與人員搜救的速度，有效提高災(zāi)后所有工作的質(zhì)量、速度與效率。

3.3 輔助建筑能耗的分析

建筑能耗總量在全國(guó)能源消耗中的占比居高不下，一直是相關(guān)工作者的關(guān)注重點(diǎn)，主要是建筑占用所造成的能源消耗問題，會(huì)對(duì)建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在建筑能耗數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用中，相關(guān)專家提出了挖掘土木工程相關(guān)數(shù)據(jù)的價(jià)值，明確了建筑占用數(shù)據(jù)，并利用這些數(shù)據(jù)輔助分析建筑能耗[3]。利用安裝的傳感器獲取一系列相關(guān)數(shù)據(jù)信息，然后利于大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)建筑占用數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分類與綜合，得出相應(yīng)的建筑能耗占用時(shí)間表，將其劃分為不同的工作模式，以適應(yīng)建筑的不同需求。為了對(duì)建筑能耗進(jìn)行分析，可以在基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)軟件中輸入不同的工作模式，對(duì)建筑的設(shè)計(jì)和能耗進(jìn)行分析研究，從而提出有效的建筑節(jié)能方案，選擇最科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中不僅涉及到項(xiàng)目的前期設(shè)計(jì)與施工階段，對(duì)建筑后期的破壞程度檢測(cè)、建筑能耗分析也發(fā)揮著重要的作用。大數(shù)據(jù)技術(shù)在數(shù)據(jù)處理上的便捷與快速，符合現(xiàn)代土木工程前期建設(shè)與后期維護(hù)的發(fā)展特點(diǎn)，目前已成為土木工程中不可缺少的應(yīng)用技術(shù)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展與革新，加深大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，相信可以更好地提升土木工程前期的設(shè)計(jì)、施工效率與建筑的整體安全性。