大数据技术及其在土木工程中的应用

胡超

摘    要：大数据概念现在应对复杂的工程问题上受到重视。在不同的工程领域，大数据分析显著影响了土木工程领域。目前，由于新兴检测监测系统提供的大量信息，土木工程系统的运行和维护正在发生明显的转变。大数据在这种转型中的关键作用是很好理解的。尽管大数据技术处理大型数据具有重要意义，但目前的土木工程信息系统仍然缺乏成功的实施。这个自动化在建工程的主题是努力审查土木工程领域新的大数据工具和方法的发展和关键应用。

关键词：大数据技术;土木工程;应用要点;分析

1  前言

大数据是指无法在短时间内用常规软件工具能进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要通过新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。从技术层面上，通过对数据的专业处理与云计算，让大数据能被更有效地利用。现代社会，互联网发展迅速，应用广泛，所发布、传递的数据信息量庞大。因为现代化企业都实施信息管理模式，管理系统中存在大量有待处理或已处理的数据。分析这些数据后，可以利用其数据作为独立存在所无法发挥出的价值。土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，一般来说，建造工程项目体量庞大，工艺复杂，建造周期长，过程中自然会产生大数据，如果能把这些大数据很好地利用起来，会节省大量时间成本和经济成本，可见大数据技术在土木工程专业中有良好的应用前景。

2  大数据技术概念阐述

当前大数据并没有统一的定义，不同的定义试图通过描述大数据的特征给出定义。Grobelnik认为大数据的特征为：体量大（volume）[1]、多样（variety）和高速（velocity）¨J。国际数据公司IDC则认为大数据具有以下四个特性旧J：（1）体量大：大数据处理的数据集体量大，一般为TB或PB（1PB=210TB）级别，超出传统数据处理方式的处理能力;（2）多样：数据来源广泛，包含结构化、半结构化和非结构化数据;（3）高速：对于大数据的处理应当快速、实时;（4）价值：通过挖掘大数据，可以得到隐藏在数据中的价值，这些价值是挖掘传统数据所不能得到的。专门用于处理大数据的技术就是大数据技术。IDC将大数据技术定义为：“大数据技术描述了新一代的技术和架构体系，通过高速采集、发现或分析，提取各种各样的大量数据的经济价值”，说明大数据的高速和价值特征需要通过大数据技术实现。

3  大数据技术在土木工程中的应用方法

3.1  为建筑能耗提供辅助计算

建筑能耗其中最关键的因素就是建筑占用所造成的，它对的一个重要因素是建筑占用，它对建筑光照、热交换等内部结构都造成了直接影响。专业人士在数据处理软件应用上深入提出挖掘土木工程相关数据价值的概念，从而明确建筑占用数据，辅助分析建筑能耗问题。首先利用传感器获取一系列数据信息，分析一栋办公楼其中16个办公室在为期2年内间隔10分钟所采集的占用数据，在此占用数据基础条件下，进行归纳、分类、综合，获得有关联的建筑占用时间表，分成4种工作模型。在分析工程建筑能耗时，可以将4种工作模型输入数据软件，针对办公楼的设计、各办公室的能源消耗等做出分析、研究，再提出有效的节能方案，选择最科学、合理的工程设计[2]。另外，其他国际专家Lee等也通过电力设备耗电的历史数据，得出相应的耗电模型，并根据此模型推算出未来一段时间内所消耗的电力数据。这项研究主体主要是拥有240间办公室、会议厅、机房的工程写字楼，同样利用传感器从4月份到9月份间隔一分钟就采集一次耗电数据，其中包括灯光照明设备、空调电气设备、办公设备等，所采集的数据内存有10GB之多，信息量巨大。提取、分类、归纳之后，最终得出设备耗电平均每天的历史数据。

3.2  对建筑破坏结果准确检测

通常，我们在震后地区会发现无人机的“小身影”，这是专家再利用无人机图像检测建筑破坏的结果。较短时间内，无人机就可以获得成千上万张图像，图像处理的高效、快速对于建筑破坏后的救援、评估工作影响较大。就有专家提出可以利用大数据技术处理无人机拍摄的图片，尽可能快地获得检测建筑破坏的结果。这个处理环节其实就是利用建筑破坏前的数据信息，通过坐标、海拔、区域范围来模拟出震前建筑模型，利用无人机震后拍摄的图像，提取连测点、校正相机清晰度，进行密集匹配还原工作，从而模拟出震后建筑模型。再对震前建筑模型跟震后建筑模型的数据进行比较，找出差異点，这样的话，就能得到三维的建筑破坏结果，在一定程度上有助于灾后重建工作的高效进行。另一方面，大数据技术检测建筑破坏的速度整整比传统的计算机处理分析快了10倍以上，发挥其效率高、速度快的特性。如果把这些建筑破坏结果形成的数据库进行分类总结，进行相关破坏形式分析，对不同形式、不同场地、不同高度的建筑破坏进行分类储存，那么对相似的新建项目的抗震也有很高的借鉴价值。

4  大数据技术在土木工程中的未来发展趋势探索

土木工程中大数据技术应用目前还处于起步阶段。考虑到土木工程涉及到海量数据，特别是，随着物联网技术的发展，可在土木工程的具体对象中可以布置更多的传感器，以便更方便地采集数据，再通过大数据技术进行分析，即可更好地把握土木工程的相关规律。利用这些规律就可以更好地进行土木工程的建造、维护等各方面的工作，让大数据技术在土木工程中发挥作用。众所周知，土木工程涉及领域广泛，没有任何一位专家敢说完全掌握这个领域的数据信息。都是参考各类文献资料，才对其有所了解，尤其是那类大数据技术应用的文献资料，从而知道针对土木工程这一行业，大数据技术应用于的可行性[3]、着力点，再接着通过实验去研究、验证，得到结果。从这一点就可以看出，专家学者对大数据技术的研究很有热情，在土木工程各个领域中，应用大数据技术必然成为日后的发展趋势。在此基础上，专家分析大数据技术在土木工程方面的应用框架，提出简单的实例证明结论，利用文献对应用方面进行论证、归纳，得出相应规律性结论。得到，大数据技术的应用范围，包括建筑、桥梁、道路、隧道等各运作、维护阶段的工程。就连建筑的装修都包括在内。并且，对比工程建筑的设计、施工过程，运作、维护所产生的获取的数据量更大、更繁琐，所要做出的决策也更为关键，可谓是“牵一发而动全身”。这个阶段更加有应用大数据技术的必要及优势。对于土木工程来说，未来大数据技术将重点应用于工程的运维期间，可谓发展前景远大，当然在其它方面，譬如施工、设计环节，大数据技术的应用潜力也是不可估量。大数据技术的应用主要是在土木工程运行和维护阶段，对象的具体应用，包括施工，道路，桥梁等。其中，运行维护阶段与设计阶段和施工阶段相比，数据采集更方便，数据量大，涉及更多决策，采用大数据技术，具有自然优势。因此，在土木工程运行维护阶段，大数据技术应用前景广阔，将为土木工程大数据的进一步应用提供新的见解和指导。大数据在这种转型中的关键作用是很好理解的。尽管大数据技术处理大型数据具有重要意义，但目前的土木工程信息系统仍然缺乏成功的实施。这个自动化在建工程的主题是努力审查土木工程领域新的大数据工具和方法的发展和关键应用。

5  结语

目前针对于土木工程行业，大数据所涉及的应用方面非常广泛。随着信息技术的发展，广泛采集数据变得不再困难，工程信息化使得设计建造能高效、快速地进行。土木工程中大数据的应用有着良好的发展前景，行业内也需要积极地对大数据技术进行分析，重视相关课题的研究及应用。

参考文献：

[1] 李昌龙，魏自凯.大数据技术在土木工程中的应用研究[J].河南科技，2018（11）：90～91.

[2] 王琛.论模块化建筑与基于大数据技术的物联网工程相结合[J].居舍，2018（28）：184.

[3] 张珂.大数据技术对企业管理会计的影响和策略分析[J].商场现代化，2018（20）：150～151.