大数据技术及其在土木工程中的应用

郭云樟 江西省万安县建筑设计院

1 前言

目前我国的社会在每一个方面都持续稳步的进步形式下，社会对土木工程的需求正在增加，对每一个方面的需求也不断提升，这使得土木工程科学合理施行以及为了实现建设从而得到了促进的积极作用。因此发展也是非常必要的，大数据技术的应用可以有效的保证目前社会上的需求。 因此，加深对大数据技术的理解，提高土木工程建设水平和土木工程水平，非常有必要，值得同行参考学习。

2 大数据技术及其优势

什么叫大数据？大数据又可以称为巨量资料，意义是只能通过使用新的模型从而去处理所需要的信息的产品，并且目前正在相对较快地开发和应用。在大数据的背景下，其特征主要是大容量，多功能性，高速和高价值。这里面，大容量通常是说记录大数据的的TB或PB级，而常规数据处理方法不能满足实际需求。当前情况下有三种主要类型的大数据：它们是结构化、非结构化和半结构化的数据。高速是指需要保证大数据的实时，高速处理。价值是指对大数据的完全挖掘。更好地了解大数据的隐藏价值。大数据技术与其研究和处理有关。简而言之，大数据是对网络当中包含的大量信息的分辨和处理。基于此，可以检索并实际应用更多有价值的信息。传统的数据分析主要是选择和分析随机抽样方法，并且大多数统计都是通过人为手段进行的。这种统计分析方法可以使数据在数据收集中变得单一，在实际的大数据处理当中通常使用更多的人力和物力。与以往的数据分辨和使用的处理方法来说，使用大数据技术进行数据处理可以使数据处理更加迅速，更准确，从而有效地提高数据处理效率，可以有效地达到您的所需要的要求。

3 大数据技术在土木工程中的应用

在土木工程的实际建筑过程当中，建筑物能耗的产生与许多因素密切相关，其中更多的包含是空间以及使用面积和照明方面上的多种情况。当前，相关研究人员正在使用数据挖掘框架来分析详细的办公区域占用数据。基于此，可以使用各种更为先进的方式来研究与建筑物所占据的相关问题。获得的结果可以提出各种节能方案，并给到建筑物能耗的分辨顺便给到更多有意义的想法。此外，对于消耗模式来说，可用于研究讨论建筑的能耗问题。电力数据是建筑能耗分析中最重要的类型和大数据之一，传统数据分析的方法无法成功。只有利用建筑物的使用空间的各种电气仪器来收集相关数据，可以收集大量电气数据。基于此方面，我们使用相关的大数据处理技术（例如特征提取，聚类和相关分析）对不同应用和类型的不同用电设备数据进行统计，以创建通用的用电模式。使用此模型可以预测未来建筑物的实际功耗，从而更好地了解能耗并更好地执行工程施工。

3.1 软件的更新升级

软件通过研究用户的使用习惯和一些问题的反馈来改进和更新。例如，岩土工程设计人员需要检查斜坡的稳定性。当利用软件分析和处理梯度的时候，他们更倾向于利用更简洁明了的2D模型，并且更喜欢使用Spencer计算方法来进行分析研究。PKPM用户建议使用此软件来配置连接梁，并配置交叉的倾斜杆和对角线隐藏的连接梁，以解决连接梁超出限制的问题。各个企业迅速获取到了用户所反馈的问题。根据版本的升级从而解决用户所遇到的相关问题并改善软件的使用。除了对用户的使用感受手机之外，企业还需要收集其他相关数据。例如，此软件导入了多个地震波数据库系统，结构工程师将其用于结构地震研究，以进行地震弹塑性分析。这些数据可以为施工工程中的地震设计给到了有效地设计准则，并发挥除了非常重要的作用。没有这种地震数据，用户单方面进行人工地震拟合将非常耗时费力，并且实施起来并不容易。

3.2 企业数据收集

土木工程行业中的所有公司都可以将其作为单个单元进行大数据收集。通过集成每个项目的数据收集，公司可以建立相关的数据库。构建新项目时，利用数据库从而获得有用的的信息。比如说，如果公司在特定区域执行类似的建设项目，则它将检索该区域的数据，例如地质，地形和站点信息。当在此区域中构建新项目时，那数据库当中的使用历史可以给到非常有用的参考信息。例如，选择一种在每个区域的地质数据中反映土壤质量的基本系数M 值的方法。法规要求，在信息丰富的地方，可以直接选择经验值。然而没有经验的地区，智能使用标准中所给到的公式从而去计算M 值。一种更准确的方法是使用静态圆锥体渗透测试来测试和分析该区域的土壤质量并获得相关的M 值。但是，工程技术人员可能无法在勘探数据中对此值进行测试，或者可能在同一区域的不同地块上重复进行相同的测试。您可能没有数据，或者浪费了资源成本。如果关联的数据库是在本地建立的，则设计人员在设计时候，从而对公司成本得到节约。

3.3 检测建筑破坏结果

震后地区通常有无人机的身影。专家使用无人机图像检测建筑物损坏情况时候。无人机可以在短时间内获取数千张图像，从而高效，快速的图像处理对建筑物受损后的救援和评估工作具有重大影响。一些专家建议，通常使用大数据技术来分析无人机所拍摄的照片，并尽快获得建筑物损坏检测的结果。该处理链接实际上使用地震前的数据信息来模拟坐标，高度和区域范围内的地震前建筑模型，并使用地震后无人机拍摄的图像，并提取连续的测量值，设定点，修改摄像机定义，执行密集的匹配和还原任务以及模拟地震后的建筑模型。然后比较地震前和地震后的建筑模型数据以找出差异。这样，可以得到三维立体的建筑所破坏的情况，这在灾后重建的情况上有一定程度的帮助，从而有效重建。另一方面，检测建筑物损坏的大数据技术比传统的计算机处理和分析速度快10倍以上，并且高效，快速可以对由这些建筑物破坏结果形成的数据库进行分类和汇总，可以分析相关的破坏形态，可以对各种形态，位置和高度的建筑物破坏进行分类和存储，以用于类似新项目的抗震性。也具有很高的参考价值。

3.4 工程造价数据库

工程成本行业拥有大量数据信息资源，可以使用于数据的收集，分辨以及统计过程当中，因此可以更好的利用这些有效地资源，并可以在行业内共享信息，还可以实现传统意义上的成本分辨通常使用工程量清单进行工程核算，但是工程量清单会发布并提供给用户。但是，由于项目成本的性质，同一材料的单价会因地区而异，并会随市场变化而波动。因此，成本的如何有效的利用，相关的数据分析至关重要。便捷的分析是非常必要的，可以对成本大数据不光光可以由成本设计人员使用，而且可以由结构设计师使用。例如，二次钢筋从北京和天津市场撤出。当然可以更加及时的更新大型数据库，那么设计人员人员可以使用更新后的数据库更加详细准确的设计，而不会选择使用辅助钢筋。同时，成本数据库可以反映不同地区相似材料的价格差异以及所用材料的地区偏好。比如说，某些地区有许多加气混凝土制造商，其成本低于互锁混凝土块的成本。因此，本地的企业更喜欢使用加气混凝土块。如果成本数据库可以反映出这种差异并确定本地建设项目的偏好，则可以节省资金并避免由于沟通不当而进行重新设计。

3.5 减少能源的消耗

在施工过程中，使用照明，起重设备等将增加能源消耗以及电力，水等的消耗。人工方式来说，这是一种手动方法，很难执行并且统计和计算。它的工程量很大，可以通过对大数据进行排序，计算和处理来减少能耗。通过传感器将各种电气设备连接到计算机，大数据可以计算其能耗。通过这种方式，我们知道了能量消耗点在哪里，并进行节约。

3.6 减少人力消耗

数字计算任务本身已传输到大数据和计算机。计算机上的大数据可以奖励数十或数百个工作，因此它们可以显着减少劳动力消耗，减少对人才的需求，减少其财务支出，并且相较于人工计算更加敏感。相比与人工，计算机不会引起错误，因此错误和错误更少。

4 大数据技术在土木工程中的应用前景

如今，大数据技术已广泛应用于土木工程当中，相关研究也逐渐增加，但其整体应用和发展却落后于基础技术的持续发展和应用。中国土木工程中的传感器应用越来越广泛，其数据采集也越来越频繁。它可以为土木工程建设，维护和管理中的土木工程创新提供更科学合理的基础。另外，在土木工程实际开发过程中增加控制方面可以提供有效的技术支持。未来建筑业和大数据技术的不断进步，大数据技术将不可避免地在建筑物，道路，桥梁等各种土木工程中得到广泛使用，并将成为基础设施建设中的重要技术。

众所周知，随着建筑行业的高速发展，建筑工地迎来了“智慧工地”，以中建八局为典型的20项“智慧工地”实施内容，涵盖了人、机、材、安全、质量等环节，大数据深度共享，BIM应用推动，最终实现项目联动性管理，逐步建立及推广智慧工地管理系统，用BIM 手段推动“智慧工地”更“智慧”。要想真正做到“智慧”，大数据分析、云计算等信息化手段必不可少。工程质量管理APP 已经成为“智慧工地”的标配了，项目管理人员可以通过手机，对质量、安全、进度、变更、物料、成本进行实时管理，最关键的是管理记录直接进行云端存储，管理痕迹实时可见的同时永久保存，这种数据也许在未来会变得至关重要；这是这个建筑行业的发展趋势，值得深度借鉴。

5 结束语

在当前土木工程建设和实际发展过程中，现代技术方法已成为社会的必然趋势和必然需求，大数据技术是各种技术中更为中心和有利部分。作为土木工程专家或研究人员，加深对土木工程的特点和优势的了解，充分了解大数据技术在土木工程中的应用，掌握其应用前景，使其更适合大数据技术，为土木工程的发展给到更加良好的奠定。