土木工程中大數據技術的運用與前景分析報告

　　現如今，互聯網發展迅速，應用廣泛，所發布、傳遞的數據信息量龐大。并且現代化企業都實施信息管理模式，因此，管理系統中存在大量有待處理或已處理的數據。分析這些數據后，可以挖掘出數據最大的信息價值。其中，無法用傳統信息處理方法分析、解決的數據就是大數據。在土木工程正常運作過程中，存在著各式各樣的大數據，涉及廣泛，較為復雜，并且與決策關聯。一旦決策失誤，將損失嚴重。因此，針對土木工程業，需要積極研究、應用大數據技術。

　　1、簡介大數據及大數據技術的概念

　　大數據至今還未有統一的概念，基本是根據大數據自身的特性給出解釋。國際數據公司則簡單歸納出大數據的四個特性，如下: ( 1) 量大: 通常大數據所涉及的數據信息較為復雜、廣泛，數量龐大，是傳統數據處理辦法望塵莫及的數據量; ( 2) 結構多樣: 數據結構分為結構化、半結構化以及非結構化，設計領域各行各業、各不相同; ( 3) 效率高、速度快: 在處理大數據時必須要確保實時效果; ( 4) 應用價值: 大數據的處理、解剖，將會挖掘出數據中潛在的應用價值，這也是傳統處理數據方法所望塵莫及的。大數據技術，顧名思義，就是處理大數據所用的技術。國際數據公司給予大數據技術的概念定義是: 其通過采集、分析數據信息，構建出新一代現代化的技術框架，挖掘大數據內的價值，進一步實現大數據本身效率高、速度快的特性。土木工程涉及的知識領域寬泛、復雜，對應的數據量龐大，對于傳統數據無法有效處理的那部分，則應用大數據技術，進行高效、快速地解剖、分析，盡可能多地挖掘其潛在價值。

　　2、針對土木工程，分析大數據技術在其中的兩方面應用

　　2． 1、輔助分析建筑能耗問題

　　建筑能耗其中最關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、熱交換等內部結構都造成了直接影響。專業人士在數據處理軟件應用上深入提出挖掘土木工程相關數據價值的概念，從而明確建筑占用數據，輔助分析建筑能耗問題。首先利用傳感器獲取一系列數據信息，分析一棟辦公樓其中 16 個辦公室在為期 2 年內間隔 10 分鐘所采集的占用數據，在此占用數據基礎條件下，進行歸納、分類、綜合，獲得有關聯的建筑占用時間表，分成 4 種工作模型。在分析工程建筑能耗時，可以將 4 種工作模型輸入數據軟件，針對辦公樓的設計、各辦公室的能源消耗等做出分析、研究，再提出有效的節能方案，選擇最科學、合理的工程設計。另外，其他國際專家Lee 等也通過電力設備耗電的歷史數據，得出相應的耗電模型，并根據此模型推算出未來一段時間內所消耗的電力數據。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據，其中包括燈光照明設備、空調電器設備、辦公設備等，所采集的數據內存有 10GB 之多，信息量巨大。提取、分類、歸納之后，最終得出設備耗電平均每天的歷史數據，如下表 1。

　　表1

　　這樣，就可以獲得 240 間房各個房的耗電情況、規律可以直接對未來一段時期的耗電量進行準確預測、估量。若后期發現跟預測、估量的耗電量有較大差異，可有針對性的再分別采集各種耗電設備的耗電數據，對比、分析，找出問題所在，并有效解決，盡可能降低耗電量，節約工程成本。舉例說明，當不在工作時間內，卻發現空調等電器仍在運作耗電的話，與數據模型出現偏差，就知道應該是工作人員下班前忘關空調，或者有時候一旦會議室耗電數據增大，就能知道會議室現在處于開會過程中，人進出較為頻繁，因此，能源消耗會變大。根據數據模型的變化，可以有效地發現建筑能耗問題，解決問題。

　　2． 2、檢測建筑破壞結果

　　通常，我們在震后地區會發現無人機的“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據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。這個處理環節其實就是利用建筑破壞前的數據信息，通過坐標、海拔、區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據進行比較，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，大數據技術檢測建筑破壞的速度整整比傳統的計算機處理分析快了十倍不止，發揮其效率高、速度快的特性。

　　3、研究大數據技術在土木工程方面的發展前景

　　由大數據技術在土木工程中的兩大應用可知，目前僅僅是起步階段，還有很多潛力應用有待挖掘。因為土木工程本身涉及范圍廣泛，數據量龐大，互聯網時代更新快、變化多，土木工程可以放置更多傳感器在研究對象上，其研究對象包括一磚一瓦、一草一木，盡可能多地采集各類復雜數據信息，利用大數據技術加以處理、分析，找到數據規律，從而把握土木工程建設的設計方向、發展趨勢。利用這些數據，可以做好工程建設、施工、維護工作，降低成本，提高經濟效益。

　　眾所周知，土木工程涉及領域廣泛，沒有任何一位專家敢說完全掌握這個領域的數據信息。都是參考各類文獻資料，才對其有所了解，尤其是那類大數據技術應用的文獻資料，從而知道針對土木工程這一行業，大數據技術應用于的可行性、著力點，再接著通過實驗去研究、驗證，得到結果。從這一點就可以看出，專家學者對大數據技術的研究很有熱情，在土木工程各個領域中，應用大數據技術必然成為日后的發展趨勢。在此基礎上，專家分析大數據技術在土木工程方面的應用框架，提出簡單的實例證明結論，利用文獻對應用方面進行論證、歸納，得出相應規律性結論。得到，大數據技術的應用范圍，包括建筑、橋梁、道路、隧道等各運作、維護階段的工程。就連建筑的裝修都包括在內。并且，對比工程建筑的設計、施工過程，運作、維護所產生的獲取的數據量更大、更繁瑣，所要做出的決策也更為關鍵，可謂是“牽一發而動全身”。這個階段更加有應用大數據技術的必要及優勢。對于土木工程來說，未來大數據技術將重點應用于工程的運維期間，可謂發展前景遠大，當然在其它方面，譬如施工、設計環節，大數據技術的應用潛力也是不可估量。

　　4、結束語

　　綜上所述，目前針對土木工程，大數據技術所涉及的應用在兩個方面: 輔助分析建筑能耗問題; 檢測建筑破壞結果。簡單來說，對于土木工程，大數據技術的應用早已不可或缺，并且隨著信息技術的發展，數據量的增大，大數據技術的發展前景良好。為了確保土木工程的高效、快速施工、作業，需要積極對大數據及其技術進行分析，重視相關課題研究。

　　參考文獻

　　［1］馬智亮，劉世龍，劉喆，等． 大數據技術及其在土木工程中的應用［J］． 土木建筑工程信息技術，2015( 10) ．

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