土木工程中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

土木工程中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用大數(shù)據(jù)是指無法在短時間內(nèi)用常規(guī)軟件工具能進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要通過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)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。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。從技術(shù)層面上，通過對數(shù)據(jù)的專業(yè)處理與云計算，讓大數(shù)據(jù)能被更有效地利用?，F(xiàn)代社會，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，所發(fā)布、傳遞的數(shù)據(jù)信息量龐大。因為現(xiàn)代化企業(yè)都實施信息管理模式，管理系統(tǒng)中存在大量有待處理或已處理的數(shù)據(jù)。分析這些數(shù)據(jù)后，可以利用起數(shù)據(jù)作為獨立存在所無法發(fā)揮出的價值。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。1數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的建立一般采用概念模型、邏輯模型和物理模型3種數(shù)據(jù)模型。概念模型是把實現(xiàn)世界的客觀對象經(jīng)過人的認(rèn)識抽象為信息世界所能描述的信息結(jié)構(gòu)；邏輯模型是按照一定的邏輯結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)進行構(gòu)架和組織，以滿足企業(yè)的信息需求，包括明確各數(shù)據(jù)項之間的關(guān)系并有序地對它們進行分組；物理模型則是反映數(shù)據(jù)在計算機中的存儲結(jié)構(gòu)。運用信息系統(tǒng)、社交網(wǎng)絡(luò)、傳感器、智能儀表等，通過用戶界面進行數(shù)據(jù)的輸入與輸出操作，數(shù)據(jù)庫能進行針對有關(guān)數(shù)據(jù)的查詢工作，并且能夠?qū)δ承┍碇械臄?shù)據(jù)及表結(jié)構(gòu)進行維護。此外，通過計算進行統(tǒng)計分析，對有關(guān)數(shù)據(jù)進行報表輸出工作等也是數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用范圍。2大數(shù)據(jù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用2.1軟件的更新升級軟件可以通過對用戶的使用習(xí)慣或反饋的各種問題，來對軟件進行更好的完善和更新。比如，巖土設(shè)計師需要進行邊坡穩(wěn)定性驗算，在使用軟件對邊坡進行處理分析時，習(xí)慣使用更為簡潔明確的2D模型，同時偏好于采用Spencer計算方法進行模擬分析。PKPM用戶提出希望通過軟件能夠進行設(shè)置設(shè)縫連梁及配置交叉斜筋、對角暗撐的連梁，用于解決連梁超限問題。PKPM公司即時進行了用戶反饋問題的收集，通過版本更新，解決了相關(guān)問題，完善了軟件功能。軟件提供者除對用戶體驗的收集，還有對其他數(shù)據(jù)的收集。例如軟件通過對用于結(jié)構(gòu)抗震研究的一些地震波數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的導(dǎo)入，供結(jié)構(gòu)工程師進行抗震彈塑性分析。其中拿來做參考的有世界上比較權(quán)威的地震波數(shù)據(jù)庫如EuropeanStrongMotionDatabase，USGS，PEERStrongMotionDatabase等等。這些地震波數(shù)據(jù)庫資料為工程中抗震設(shè)計提供了設(shè)計依據(jù)，起到了特別重要的作用。如果沒有這些地震波數(shù)據(jù)，單方面通過用戶對地震波進行人工擬合，非常費時費力，并且不容易實現(xiàn)。2.2企業(yè)數(shù)據(jù)收集土木工程行業(yè)各企業(yè)都能作為大數(shù)據(jù)采集的單體。企業(yè)中通過對每個項目的數(shù)據(jù)采集進行整合，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫。在進行新建工程時，可以從該數(shù)據(jù)庫中得到有效信息支持。例如，該企業(yè)在某地區(qū)進行過類似項目建造，即會獲得該地區(qū)地質(zhì)、地形及場地信息等數(shù)據(jù)資料。如果在該地進行新項目的建設(shè)，那么數(shù)據(jù)庫中的歷史記錄資料則能提供很有價值的參考。比如各地區(qū)地質(zhì)資料中反應(yīng)土質(zhì)情況的地基系數(shù)M值的選用方法。相關(guān)規(guī)范規(guī)定，對于有經(jīng)驗的地區(qū)，可直接選用其經(jīng)驗值；對于無經(jīng)驗值的地區(qū)，M值可以通過規(guī)范建議的公式進行計算得出。更為精確的方法是采用靜力觸探試驗，對該地區(qū)的土質(zhì)進行試驗分析，得出相關(guān)M值。但是在工程中，有時勘探數(shù)據(jù)缺乏對該值的試驗，或者同一地區(qū)不同地塊反復(fù)進行同一試驗。有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失或者出現(xiàn)資源成本的浪費。如果當(dāng)?shù)亟⒘讼嚓P(guān)數(shù)據(jù)庫，結(jié)構(gòu)設(shè)計師在進行本區(qū)域設(shè)計時可以直接進行相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)用，有利于節(jié)省成本。2.3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(zhǔn)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，能標(biāo)識出當(dāng)?shù)亟ㄖこ痰南埠茫瑒t能節(jié)省成本，同時避免因溝通不當(dāng)造成設(shè)計返工。2.4檢測建筑破壞結(jié)果通常，我們在震后地區(qū)會發(fā)現(xiàn)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(jié)果。較短時間內(nèi)，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(shù)據(jù)技術(shù)處理無人機拍攝的圖片，盡可能快地獲得檢測建筑破壞的結(jié)果。這個處理環(huán)節(jié)其實就是利用建筑破壞前的數(shù)據(jù)信息，通過坐標(biāo)、海拔、區(qū)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(shù)據(jù)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(jié)果，在一定程度上有助于災(zāi)后重建工作的高效進行。另一方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)檢測建筑破壞的速度整整比傳統(tǒng)的計算機處理分析快了10倍以上，發(fā)揮其效率高、速度快的特性。如果把這些建筑破壞結(jié)果形成的數(shù)據(jù)庫進行分類總結(jié)，進行相關(guān)破壞形式分析，對不同形式、不同場地、不同高度的建筑破壞進行分類儲存，那么對相似的新建項目的抗震也有很高的借鑒價值。2.5建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的編制在建筑行業(yè)中，有大量的規(guī)范為設(shè)計、建造及監(jiān)理等過程提供執(zhí)行依據(jù)及約束。各種規(guī)范中的參數(shù)很多又是基于工程或現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集總結(jié)。其中通過大量數(shù)據(jù)的收集采集，作為規(guī)范參數(shù)取值依據(jù)。比如中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖中每個省份、每個城市的地震烈度直接決定了一個地區(qū)設(shè)計建造安全度及建設(shè)成本。如何確定地震動參數(shù)則是通過各地數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)的。通過對歷史曾經(jīng)發(fā)生過的地震記錄及各地區(qū)地質(zhì)情況的采集，進行對比分析，以可靠性理論對未來發(fā)生的地震進行預(yù)測，從而進行地震分級的確定。類似典型的數(shù)據(jù)采集還有《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）的編制，其中所有荷載都是在大量數(shù)據(jù)收集及科學(xué)統(tǒng)計方法的研究下得出的。比如風(fēng)荷載則是在各地區(qū)進行風(fēng)速檢測，并把每年的數(shù)據(jù)進行收集，然后用概率統(tǒng)計的方法得出30年、50年、100年的設(shè)計基本風(fēng)壓用于不同極限狀態(tài)的設(shè)計。但需要指出的是，有些參數(shù)還是需要現(xiàn)在更為先進的大數(shù)據(jù)技術(shù)進行支持，使之更為科學(xué)合理。如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中的地面粗糙度取值：地面粗糙度可分為A、B、C、D四類：A類是指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類是指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類是指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類是指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。在現(xiàn)如今高速的城市建設(shè)、城鄉(xiāng)區(qū)域大力發(fā)展的條件下，如何對某區(qū)域的地面粗糙度進行界定則有了新的疑問。比如原屬于城市郊區(qū)的某縣城，由于經(jīng)濟發(fā)展，已經(jīng)在建造了大面積住宅。如果還按房屋稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)進行定義就未免不符合實際了。所以如果相關(guān)部門通過類似googleearth之類的軟件進行各地區(qū)房屋建造情況的大數(shù)據(jù)分析，能很好地為新建項目提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。結(jié)語通過大數(shù)據(jù)在技術(shù)層面上的完善，建立起土木工程行業(yè)各個分支的數(shù)據(jù)庫，并對其中的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和歸納整理，能在很短時間內(nèi)有效地提取自己需要的數(shù)據(jù)用于實際工程或者科學(xué)研究。能夠避免土木行業(yè)出現(xiàn)多次不規(guī)范的重復(fù)作業(yè)，節(jié)省大量時間和經(jīng)濟成本。目前針對于土木工程行業(yè)，大數(shù)據(jù)所涉及的應(yīng)用方面非常廣泛。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，廣泛采集數(shù)據(jù)變得不再困難，工程信息化使得設(shè)計建造能高效、快速地進行。土木工程中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有著良好的發(fā)展前景，行業(yè)內(nèi)也需要積極地對大數(shù)據(jù)技術(shù)進行分析，重視相關(guān)課題的研究及應(yīng)用。1、質(zhì)量目標(biāo)工程質(zhì)量目標(biāo)為合格。為確保工程質(zhì)量，從質(zhì)量管理體系的各工序質(zhì)量程度網(wǎng)絡(luò)控制兩大方面嚴(yán)格控制，并制定出相應(yīng)的質(zhì)量保證措施以確保工程的質(zhì)量。質(zhì)量保證體系的管理組織，從公司到項目部，配套管理，形成嚴(yán)格的統(tǒng)一管理體系，定員定崗責(zé)任到人。2、質(zhì)量保證體系（1）、建立健全質(zhì)量保證體系，配備足夠的專業(yè)質(zhì)量檢查人員，確保工程質(zhì)量。（2）、加強技術(shù)管理，認(rèn)真貫徹國家規(guī)范、操作規(guī)程及各項管理制度，確確崗位責(zé)任制，組織學(xué)習(xí)圖紙、施工組織設(shè)計和工藝卡，做好技術(shù)交底工作，并建立技術(shù)考核制度。（3）、施工過程中，按部位檢查操作方法和施工效果、及時糾正差錯。按部位及時填寫應(yīng)檢查項目的隱、預(yù)檢記錄單，接受建設(shè)單位和質(zhì)量檢查人員檢查。督促班組執(zhí)行自檢、互檢制和崗位責(zé)任制。工程變更應(yīng)提前辦理。如發(fā)生涉及結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題必須及時上報、不準(zhǔn)擅自處理。（4）、測量、定位、放線必須準(zhǔn)確，嚴(yán)格按施工測量定位方案進行。定位控制樁要保護好，不得擾動。（5）、綁扎鋼筋前要熟悉圖紙，近配料檢查加工的鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量和形狀，是否符合要求。焊接接頭經(jīng)施焊人員自檢后，抽樣送到試驗室進行機械性能試驗。（6）、所有材料和半成品進場應(yīng)有出廠合格證或檢驗報告，鋼材應(yīng)雙控（合格證和檢驗報告）。砼配合比示經(jīng)試驗室和技術(shù)經(jīng)理同意，不得擅自變動。原材料計量要準(zhǔn)確，坍落度要嚴(yán)格控制，不得隨意加水，攪拌機后臺掛牌，標(biāo)明配合比和每盤砼用料，砂、石、水泥要做原材料試驗。砼要振搗密實，防止漏振。拆模后加強澆水養(yǎng)護，進行濕潤養(yǎng)護并養(yǎng)護。（7）、嚴(yán)格工序交接制度。要及時做好隱蔽工程驗收記錄，認(rèn)真填寫施工日記，確保技術(shù)資料完整。（8）、堅持預(yù)先定標(biāo)準(zhǔn)、定樣板、定材料、定做法。進場材料、半成品和加工品應(yīng)執(zhí)行驗收手續(xù)，不符合要求的材料不得進場。（9）、土建和水電、安裝由現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，及時做好預(yù)埋件，認(rèn)真做好各分項工程施工情況及檢查記錄和隱蔽工程驗收記錄，及時簽證。（10）、執(zhí)行砼澆筑令和模板拆除令制度。（11）、推行全面質(zhì)量管理，現(xiàn)場成立QC小組，以保證工程優(yōu)良，各工種施工均應(yīng)遵照有關(guān)施工規(guī)范和施工工藝要求。（12）、對垂直度偏差的高程控制，設(shè)立專門測量放線小組，測量儀器及工具等須事先校正。（13