大数据技术及其在土木工程中的应用 陈庆国

1、大数据技术及其在土木工程中的应用陈庆I摘要：近年来，随着我国科学技术的发展进步，土木工程也得以较快发展，并 且取得越来越理想的发展成果。在目前土木工程中，很多新技术及新手段得以广 泛的应用，而大数据技术就是其中比较常见的一种，也是比较重要的一种，对于 土木工程专业发展具有十分重要的作用及意义。本文就大数据技术及其在土木工 程中的应用进行分析，以便促使土木工程实现进一步良好发展。关键词：大数据技术；土木工程；应用引言现如今，互联网发展迅速，应用广泛，所发布、传递的数据信息量庞大。并 且现代化企业都实施信息管理模式，因此，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，可以挖掘出数据最

2、大的信息价值。其中，无法用传 统信息处理方法分析、解决的数据就是大数据。在土木工程正常运作过程中，存 在着各式各样的大数据，涉及广泛，较为复杂，并且与决策关联。一旦决策失误， 将损失严重。因此，针对土木工程业，需要积极研究、应用大数据技术。1大数据的概念不同的机构和团队对于大数据的概念的解释不同，对于“大数据（Bigdata） 研究机构Garter给出了这样的定义。大数据是需要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来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。 麦肯锡全球研究所给出的定义是：一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面 大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，

3、具有海量的数据规模、快 速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。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。换 而言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提高 对数据的加工能力”，通过加工实现数据的增值”。从技术上看，大数据与云 计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算 机进行处理，必须采用分布式结构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖 掘。但它必须依托云计算的分布式云计算、分布式数据库和云存储、数据化管理。 随着云时代的来临，大数据也吸引了越来越多的关注。分析师团队认为，大数据

4、（Bigdata）通常用来形容一个公司创造的大量非结构化数据和半结构化数据，这 些数据在下载到关系型数据库用于分析时会花费过多时间和金钱。大数据分析常 和云计算联系到一起，因为实时的大型数据集分析需要像MapReduce 一样的框架 来向数十、数百或甚至数千的电脑分配工作。大数据需要特殊的技术，以有效地 处理大量的容忍经过时间内的数据。适用于大数据的技术，包括大规模并行处理 （MPP）数据库、数据挖掘、分布式文件系统、分布式数据库、云计算平台、互 联网和可扩展的存储系统。总体来说，大数据是一个先进的技术，在信息的处理 上有着很强的能力。2大数据技术在土木工程中的应用2.1大数据技术在建筑能耗分

5、析中的应用在土木工程建设及建筑过程中，建筑能耗的产生与很多因素均存在密切关系， 主要包括空间局部、占地面积以及光照条件等方面。目前，相关研究人员通过对 数据挖掘框架进行合理应用，深入分析办公室区域占用数据，在此基础上通过对 各种先进大数据技术进行利用，可将建筑占用模式及相关时间表计算出来，依据 计算所得到的结果可提出多种能源节约方案，在建筑能耗分析方面能够得到更多 有价值思路。另外，可利用消耗模式对建筑能耗问题进行分析，在建筑能耗分析 中电力数据属于比较重要的一种，也是大数据，利用传统数据分析方法无法将其 完成，而通过对大数据技术进行利用，对于大量建筑空间样本中各种用电设备， 可实行定时数据采

6、集，也就能够得到大量用电数据。在此基础上，利用特征提取、 聚类及关联分析等相关大数据处理技术，可对用途及类型不同的各种耗电设备数 据实行统计，也就能够得到通用电力消耗模式，利用这种模式能够对今后建筑中 实际电力消耗情况实行预测，从而更好把握能源消耗情况，也就能够更好进行工 程建设。2.2大数据技术在建筑破坏检测中的应用破坏检测是在特殊情况下对建筑物的受损程度进行检测的技术实施过程，例 如地震、海啸、台风等自然灾害过后，需要通过无人机设备对建筑体的图像进行 采用，并通过多角度的图像合成，为建筑破坏情况检测提供基础数据。然而无人 机拍摄图像的速度极快，对于建筑集中区域而言，适时间内就会有大量的图像

7、需 要处理，这就必须采用大数据技术来实现少量的图像数据处理。当前已有许多技 术被提出，开始在建筑破坏检测方面尝应用。例如有人提出了通过并行计算技术 来提高震前地图及震后地图的对比分析，使建筑破坏的检测速度有了质的提升， 同时还可以实现快速的三维检测。该技术已于2013年成功应用于四川雅安地震 震后建筑破坏三维检测，取得了十分良好的效果。3研究大数据技术在土木工程方面的发展前景由大数据技术在土木工程中的两大应用可知，目前仅仅是起步阶段，还有很 多潜力应用有待挖掘。因为土木工程本身涉及范围广泛，数据量庞大，互联网时 代更新快、变化多，土木工程可以放置更多传感器在研究对象上，其研究对象包 括一砖一瓦

8、、一草一木，尽可能多地采集各类复杂数据信息，利用大数据技术加 以处理、分析，找到数据规律，从而把握土木工程建设的设计方向、发展趋势。 利用这些数据，可以做好工程建设、施工、维护工作，降低成本，提高经济效益。 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、 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

9、，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。结束语大数据技术凭借其方便、快速的优势成为人类日常生活和工作中不可或缺的 一项技术。土木工程建设作为一项富含大量信息且对技术性要求较高的行业，加 强对大数据技术的利用是大势所趋。将大数据技术引入土木工程中，不仅能最大 限度地降低土木工程建筑施工成本，还能减少不必要的能量损耗，对推动土木工程建设具有重要意义。参考文