陈龙珠-岩土工程如何面对大数据时代的变革？22

第12届全国土力学及岩土工程大会院士专家高峰论坛发言岩土工程如何面对大数据时代的变革？陈龙珠船建学院安全与防灾工程研究所2015-7-20上海工程科技问题大数据特征大数据技术概述大数据技术相关的既有方法数据挖掘GIS技术BIM技术大数据技术研发应用要素与难点致谢：本文件编制得到上海交大土木系史健勇副教授的热心帮助，并引用了网上的相关资料。交流提纲《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)要求：能承受正常施工和使用时可能出现的各种作用；在正常使用时具有良好的工作性能；在正常维护条件下具有足够的耐久性；发生偶然作用时，结构仍能保持必要的整体稳定性。土木工程质量要素美观性经济性安全性功能性耐久性工程建设质量要素工程设计是一种反分析：在预期作用和限定反应条件下，求系统。工程固有的不确定性土压力传感器数据：各地各种传感器、视频等不断采集、传输和储备的数据网络流数据：公共网站点击、写作及其时间等信息数据，内部网络信息则更多的是与专业和管理相关的信息移动设备数据：移动电话、PDA、导航设备等产生的位置及其变动、用户行为等信息数据射频标签数据：RFID嵌入实物产品的无线跟踪信息数据增大信息量：大数据的主要来源2008年《Nature》出版大数据专辑2009年联合国出版《大数据促发展：挑战与机遇》2011年《Science》出版数据处理专辑2012年美国政府推出《大数据开发与创新计划》2012年中国科技部发布十二五国家科技计划信息领域对大数据技术给予高度重视2012年中国计算机学会、中国通信学会等分别成立了大数据专家委员会各行业领域逐渐尝试大数据技术的应用机遇大数据技术发展概况IBM定义大数据的3个特征：数量、种类和速度IDC定义大数据的四大特征(4V)：海量的数据规模(Volume)多样的数据类型(Variety)快速的数据流转和动态的数据体系(Velocity)巨大的数据价值(Value)Mckinsey定义：量极大，无法用常规数据软件进行获取、存储、管理和分析的数据集大数据的定义1P=106G1Z=1012G传统方法：数据种类、样本数都很有限抽样分析,易错大数据时代：数据种类尤其是样本数巨多全样本分析,全面比大更重要的是数据多样性，有时小数据如一条微博即可产生颠覆性的结果企业和工程管理：基于大数据分析得出的个人和群体行为规律，与以往抽样分析的结果，或有重大差异大数据的本质特征大数据的价值大量的不相关信息(多角度反映事物特性)深度复杂分析（机器学习、人工智能等）对未来趋势和模式的可预测分析(数学、力学模型)数据价值密度较低（绝大部分数据无应用价值）大数据技术将信息变成资源类比：大数据≈石油资源研究大数据→查找有用的信息在何处≈找油田收集满足特定需求的信息≈开采将信息按需求进行处理≈提炼→燃油、聚乙烯等将信息与需求结合发挥作用→大数据应用系统≈燃油→汽车油箱→动力、原料→产品→效用关键：从大数据中挖掘与预期目标相关的有用信息示例1：北航机场高填方密度监测系统实时监测哪些信息便于评估填土密度？P(t)DOAF桩旁孔BCNJzdpGz1PMK2z0ΔLzudzPzdu示例2：桩基检测新方法-旁孔透射波法长33m管桩静载试验异常检测常规低应变反射波法难以作为弹性波动理论方法全国房地产投资及占GDP比例上海市二手房指数月度数据分析：后续行业投资风险？后续岩土工程业务领域变化？后续岩土工程学生就业领域？示例3：行业趋势评估-房屋交易数据分析数学统计方法2012年中开始的上升大致到2016初期满2014年9月跌破预警线EWI引发上海市出台护市政策示例4：金融市场-上证指数数据技术分析市场量价数据及相关性分析：何时点开始风险释放？何时点进入机会时期？国家金融政策趋势？数学统计方法与大数据应用相关-BIM技术政策推进：2011年住建部《2011年~2015年建筑业信息化发展纲要》2014年住建部《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》2014年上海市《关于在本市推进建筑信息模型技术应用的指导意见》三维设计可视化，方便多方沟通便于有限元、CFD等数值模拟计算多专业协同保空间协调防冲突灵活的设计变更可在设计阶段便捷考虑经济性建筑性能分析日照分析、能耗模拟、声学计算、视线模拟、碰撞检查日照模拟自然通风系统模拟热能环境模拟受风作用的流体力学模拟与大数据应用相关-BIM技术除建模进行结构计算分析外：与大数据应用相关-GIS技术一个GIS项目包括环节：定义一个问题获取软件或硬件采集与获取数据建立数据库实施分析解释和展示结果GIS是一种特定的空间信息系统：在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层和地下）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。BIM和3DGIS融合，实现地铁车站和线路的一体化设计以及施工模拟、监测3DGIS在地铁工程中的应用云平台是基础设施架构云平台如何整合既有BIM、GIS系统？大数据是核心资产如何获取多种类、可靠、标准化储存的信息数据？分析、挖掘是重要手段工程物理（含力学）和数学理论、方法是基础发现、预测是最终目标新知识、新方法研发运管模式是支撑各行业领域如何集成研发和应用？大数据应用研发方向人员针对大数据技术待执行的各种任务，开发处理程序。高超的专业人员可克服软件功能的不足，但再好的软件也无法弥补操作人员对技术一无所知带来的负作用。数据可靠、可用的数据，影响查询和分析的结果。硬件硬件性能影响到软件对数据的处理效率，使用是否方便及可能的输出方式。软件不仅包含平台系统基础软件，还包括各种数据库，绘图、统计、影像处理及其它程序。技术研发应用四要素智慧工程=智慧+互联+协同智慧协同物联网数字工程：单系统数字化智慧工程：systemofsystems关键点一:互联关键点二:协同关键点三:智慧化互联互联网智慧工程理念数字工程：数据信息化智慧工程：数据-信息-知识-智能决策敬请指正谢谢！电邮：[e-mail]微博：