樊榮輝

摘? ? 要：大數(shù)據(jù)技術(shù)相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的快速處理和價值挖掘，當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)療、能源等行業(yè)。為探尋大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用前景，首先需要把握其應(yīng)用現(xiàn)狀。本文在WebofScience數(shù)據(jù)庫、EngineeringVillage數(shù)據(jù)庫以及中國知網(wǎng)等國內(nèi)外有代表性的文獻數(shù)據(jù)庫中檢索相關(guān)文章并做歸納分析，總結(jié)大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并預(yù)測在土木工程中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展趨勢，為在土木工程中進一步應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù);土木工程;應(yīng)用;策略

1? 前言

土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱，一般來說，建造工程項目體量龐大，工藝復(fù)雜，建造周期長，過程中自然會產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，如果能把這些大數(shù)據(jù)很好地利用起來，會節(jié)省大量時間成本和經(jīng)濟成本，可見大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程專業(yè)中有良好的應(yīng)用前景。

2? 大數(shù)據(jù)技術(shù)內(nèi)涵

不同的機構(gòu)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(gòu)Garter給出了這樣的定義。“大數(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(yīng)海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。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(zhuǎn)[1]、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(shù)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(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)盈利的關(guān)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(shù)上看，大數(shù)據(jù)與云計算的關(guān)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(jié)構(gòu)。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(guān)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(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在下載到關(guān)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(shù)，以有效地處理大量的容忍經(jīng)過時間內(nèi)的數(shù)據(jù)。適用于大數(shù)據(jù)的技術(shù)，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(wǎng)和可擴展的存儲系統(tǒng)?？傮w來說，大數(shù)據(jù)是一個先進的技術(shù)，在信息的處理上有著很強的能力。

3? 大數(shù)據(jù)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用策略

3.1? 應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)為建筑能耗分析提供輔助

建筑能耗其中最關(guān)鍵的因素就是建筑占用所造成的，它對的一個重要因素是建筑占用，它對建筑光照[2]、熱交換等內(nèi)部結(jié)構(gòu)都造成了直接影響。專業(yè)人士在數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)用上深入提出挖掘土木工程相關(guān)數(shù)據(jù)價值的概念，從而明確建筑占用數(shù)據(jù)，輔助分析建筑能耗問題。首先利用傳感器獲取一系列數(shù)據(jù)信息，分析一棟辦公樓其中16個辦公室在為期2年內(nèi)間隔10分鐘所采集的占用數(shù)據(jù)，在此占用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)條件下，進行歸納、分類、綜合，獲得有關(guān)聯(lián)的建筑占用時間表，分成4種工作模型。在分析工程建筑能耗時，可以將4種工作模型輸入數(shù)據(jù)軟件，針對辦公樓的設(shè)計、各辦公室的能源消耗等做出分析、研究，再提出有效的節(jié)能方案，選擇最科學(xué)、合理的工程設(shè)計。另外，其他國際專家Lee等也通過電力設(shè)備耗電的歷史數(shù)據(jù)，得出相應(yīng)的耗電模型，并根據(jù)此模型推算出未來一段時間內(nèi)所消耗的電力數(shù)據(jù)。這項研究主體主要是擁有240間辦公室、會議廳、機房的工程寫字樓，同樣利用傳感器從4月份到9月份間隔一分鐘就采集一次耗電數(shù)據(jù)，其中包括燈光照明設(shè)備、空調(diào)電氣設(shè)備、辦公設(shè)備等，所采集的數(shù)據(jù)內(nèi)存有10GB之多，信息量巨大。提取、分類、歸納之后，最終得出設(shè)備耗電平均每天的歷史數(shù)據(jù)。

3.2? 應(yīng)用對大數(shù)據(jù)技術(shù)對建筑破壞進行檢測

利用無人機圖像可以進行建筑震后快速破壞檢測。通過利用無人機可在短時間內(nèi)拍攝成千上萬張圖像，提高圖像處理速度對于及時的震后建筑破壞評估和災(zāi)后救援至關(guān)重要。Hong等提出利用并行計算處理震前地形圖和震后無人機圖像以加快建筑破壞三維檢測速度。該處理過程對震前地形圖經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換和海拔提取等處理后生成震前數(shù)字表面模型，同時對震后無人機圖像經(jīng)過連測點提取、相機校正、生成準核線影像、用半全局匹配方法進行密集匹配等處理后生成震后數(shù)字表面模型，然后計算震前和震后數(shù)字表面模型的不同，進而得到建筑破壞三維檢測結(jié)果。將該并行計算方法應(yīng)用于2013年雅安地震震后建筑破壞三維檢測，其破壞檢測速度比傳統(tǒng)的分析方法，即利用單核CPU的分析方法快11倍[3]。

3.3? 應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)建造工程造價數(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(dāng)?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(dāng)?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[4]，能標識出當(dāng)?shù)亟ㄖこ痰南埠?，則能節(jié)省成本，同時避免因溝通不當(dāng)造成設(shè)計返工。

3.4? 應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)減少能源消耗

在施工過程中，照明燈的使用、挑點起設(shè)備、辦公設(shè)備等的使用都會加大在能源方面的消耗，電力、水力等個方面的消耗，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(shè)備與計算機相連接，大數(shù)據(jù)可以計算出相應(yīng)的能源消耗。這樣就知道了能源消耗點所在，并進行節(jié)制。

3.5? 應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)減少制作時間

傳統(tǒng)的土木工程不借助計算機或者互聯(lián)網(wǎng)的方式，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算、處理都是人為的，這樣就會使周期變長，加入大數(shù)據(jù)技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)對于數(shù)據(jù)的整合、計算、處理的速度都要比人力快很多，這樣就能縮短制作周期?？s短了制作周期，就可以加快工程完成的速度，可以給企業(yè)節(jié)省很多的時間，時間就是財富。

4? 結(jié)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] 李進斌，李康子，季小雯，田美，梁立東.大數(shù)據(jù)分析的CBD交叉口智能交通控制平臺的構(gòu)建[J].科技與創(chuàng)新，2018（12）：129～130.

[2] 張凱源.大數(shù)據(jù)技術(shù)及其在土木工程中的應(yīng)用[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2018（12）：65.