基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的巖土工程監(jiān)測(cè)探析

葛凌

合肥工大工程試驗(yàn)檢測(cè)有限責(zé)任公司 安徽 合肥 230009

引言

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的改革發(fā)展。從巖土工程的角度來(lái)說(shuō)，將大數(shù)據(jù)技術(shù)融入巖土工程的監(jiān)測(cè)工作中，不僅能夠有效解決當(dāng)前監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的缺陷和不足，還能夠大大提高監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展質(zhì)量和效率，對(duì)保障巖土工程的施工質(zhì)量具有重要的作用。對(duì)基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的巖土工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析，能夠?yàn)槲覈?guó)巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1 大數(shù)據(jù)與巖土工程監(jiān)測(cè)

1.1 巖土工程的發(fā)展概況

巖土工程施工質(zhì)量的好壞，與施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境條件之間有著密切的聯(lián)系。由于不同地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件比較復(fù)雜，而當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用于巖土工程的理論、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)等方面都存在一定的限制，這種限制需要依靠巖土工程后續(xù)的監(jiān)測(cè)工作，才能夠有效保證巖土工程的質(zhì)量。我國(guó)巖土工程的監(jiān)測(cè)工作，最早開(kāi)始于豐滿水電站、佛子嶺以及梅山等地的混凝土壩中，通過(guò)位移、沉降等外觀變形觀測(cè)來(lái)達(dá)到對(duì)巖土工程監(jiān)測(cè)的目的[1]。隨后，在三峽、二灘等水電站的建設(shè)中，巖土工程的監(jiān)測(cè)技術(shù)水平有了進(jìn)一步的提高。而在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，光纖傳感器、測(cè)量機(jī)器人以及攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，能夠更有效地滿足巖土工程的監(jiān)測(cè)需求。

圖1 巖土工程

1.2 在巖土工程監(jiān)測(cè)中應(yīng)用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)

1.2.1 減少資金成本的過(guò)度消耗。與其他建筑工程相比，巖土工程對(duì)于數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確度要求比較高，其中任一環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，都會(huì)影響后續(xù)工程整體的質(zhì)量和施工情況。而這種精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)要求，也使得一項(xiàng)巖土工程往往需要耗費(fèi)大量的施工建設(shè)成本。將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到巖土工程的監(jiān)測(cè)當(dāng)中，能夠有效減少各項(xiàng)數(shù)據(jù)在計(jì)算中存在的誤差，以更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)計(jì)算情況來(lái)為巖土工程的施工提供保障[2]。這樣不僅能夠有效減少施工成本的消耗，還能夠提高巖土工程的施工建設(shè)質(zhì)量。

1.2.2 提高信息的安全性。在世界經(jīng)濟(jì)聯(lián)系不斷加強(qiáng)的背景下，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)環(huán)境的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈。巖土工程測(cè)量的數(shù)據(jù)不僅關(guān)系到巖土工程本身的施工質(zhì)量，還能夠真實(shí)反映我國(guó)不同地區(qū)的地質(zhì)情況。將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到巖土工程的檢測(cè)當(dāng)中，通過(guò)數(shù)據(jù)信息的有效儲(chǔ)存和整理分析，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的安全性，即使是不小心刪除或丟失的信息，也能夠及時(shí)找回[3]。這樣不僅能夠有效保證信息的安全，還能夠提高信息的儲(chǔ)存能力，為后續(xù)更多巖土工程的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)。

1.2.3 減少數(shù)據(jù)對(duì)比中存在的誤差。在以往巖土工程的數(shù)據(jù)計(jì)算中，人工對(duì)比很容易產(chǎn)生一定的誤差。在現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)信息計(jì)算和對(duì)比增加了人工操作的工作量。在這種情況下，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與巖土工程的檢測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能夠在解放人力資源的同時(shí)，將減少數(shù)據(jù)對(duì)比中出現(xiàn)的誤差，提高數(shù)據(jù)信息的運(yùn)算效率和結(jié)果的準(zhǔn)確性，在促進(jìn)巖土工程檢測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型和升級(jí)的同時(shí)，也能夠讓巖土工程獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2 基于大數(shù)據(jù)時(shí)代的巖土工程監(jiān)測(cè)具體分析

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，為巖土工程的監(jiān)測(cè)提供了更加簡(jiǎn)便的技術(shù)應(yīng)用條件。在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的背景下，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與巖土工程的監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，不僅能夠保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，還能夠?yàn)閿?shù)據(jù)信息提供更加廣闊的儲(chǔ)存空間，以此來(lái)提高巖土工程的實(shí)際施工質(zhì)量和效率。在對(duì)基于數(shù)據(jù)時(shí)代的巖土工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析時(shí)，主要可以從以下幾個(gè)方面來(lái)入手。

2.1 大數(shù)據(jù)對(duì)巖土工程監(jiān)測(cè)的主要影響

2.1.1 巖土工程監(jiān)測(cè)規(guī)范的修訂。巖土工程的監(jiān)測(cè)技術(shù)，最初是由歐美國(guó)家建設(shè)發(fā)展起來(lái)的，我國(guó)對(duì)于巖土工程檢測(cè)技術(shù)的研究起步發(fā)展較晚，無(wú)論是在理論基礎(chǔ)還是實(shí)用技術(shù)層面，都仍處于初期的發(fā)展階段。受到這種情況的影響，巖土工程檢測(cè)規(guī)范也一直處于不斷地調(diào)整和優(yōu)化當(dāng)中。隨著現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為主的各種先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到巖土工程的施工和監(jiān)測(cè)當(dāng)中，為提高我國(guó)巖土工程的質(zhì)量和施工水平起到了重要的作用。通過(guò)巖土工程監(jiān)測(cè)規(guī)范的不斷修訂和完善，我國(guó)巖土工程的施工技術(shù)和水平會(huì)得到越來(lái)越快的發(fā)展。

2.1.2 應(yīng)用型巖土工程監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)的建立。大數(shù)據(jù)技術(shù)與巖土工程檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合，對(duì)當(dāng)前我國(guó)巖土工程的建設(shè)發(fā)展起到了重要的作用。在大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，我國(guó)巖土工程的監(jiān)測(cè)工作，逐漸朝著更加系統(tǒng)化的方向發(fā)展。應(yīng)用型巖土工程監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)的建立，就是巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)化發(fā)展的最好體現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，應(yīng)用型的巖土工程監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)當(dāng)中，監(jiān)測(cè)人員不僅具有專(zhuān)業(yè)的巖土工程知識(shí)和監(jiān)測(cè)能力，還能夠充分借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)巖土工程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的有效分析，挖掘出不同巖土工程數(shù)據(jù)信息的實(shí)際功能和價(jià)值，在提高數(shù)據(jù)信息利用率的同時(shí)，也能夠有效保證數(shù)據(jù)計(jì)算和處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。而在應(yīng)用型巖土工程監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)建立的背景下，我國(guó)對(duì)于巖土工程專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)人才的培養(yǎng)體系也在逐漸健全和完善。借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)監(jiān)測(cè)專(zhuān)業(yè)人才進(jìn)行分析，以提高監(jiān)測(cè)專(zhuān)業(yè)人員隊(duì)伍為人才的主要培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)提高巖土工程監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)的整體素質(zhì)具有重要的作用。

2.1.3 智能化監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法的應(yīng)用。自動(dòng)化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)，是基于大數(shù)據(jù)技術(shù)提出來(lái)的。將大數(shù)據(jù)應(yīng)用到巖土工程的監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，推動(dòng)著監(jiān)測(cè)工作逐漸朝著智能化的方向發(fā)展。在巖土工程檢測(cè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展中，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)將逐漸替換人工監(jiān)測(cè)技術(shù)，無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)測(cè)量機(jī)器人等先進(jìn)的技術(shù)和方法，會(huì)越來(lái)越在巖土工程的檢測(cè)中發(fā)揮重要的作用，對(duì)提高巖土工程的檢測(cè)質(zhì)量和效率具有重要的作用（圖2是一種巖土工程智能檢測(cè)系統(tǒng)，見(jiàn)文末）。

圖2 一種巖土工程智能檢測(cè)系統(tǒng)

2.2 基于工程監(jiān)測(cè)資料的多元回歸分析方法

統(tǒng)計(jì)回歸分析是巖土工程的檢測(cè)中最為常見(jiàn)的一種分析方法，這種方法能夠通過(guò)定量相關(guān)表達(dá)式的分析，對(duì)巖土工程的穩(wěn)定狀態(tài)、未來(lái)變化范圍等情況進(jìn)行詳細(xì)的了解和探查，進(jìn)而得出最終的監(jiān)測(cè)結(jié)果。該方法在實(shí)際應(yīng)用中，主要包括以下幾個(gè)步驟：

首先，依據(jù)不同巖土工程的實(shí)際情況，對(duì)巖土工程監(jiān)測(cè)中涉及的w1、w2、∧1、wk等自變量測(cè)量出來(lái)，再利用β0、β1等統(tǒng)計(jì)回歸系數(shù)來(lái)列出線性化的表達(dá)式。其次，在對(duì)線性化的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，其運(yùn)算步驟如下：

將Xi=f1{w1,w2,∧1,wk}(i=1,2,∧,n)轉(zhuǎn)化為E{y|X1，X2，∧1，Xk}=β0+Σβ1Xk，利用得到的式子來(lái)進(jìn)行多元線性回歸分析，分別將m個(gè)觀測(cè)值代入到回歸系數(shù)中，再求得總離差平方I、回歸平方和U、剩余平方和Q以及剩余方差S2之后，得到表達(dá)式：

依據(jù)這一表達(dá)式來(lái)對(duì)巖土工程中的檢測(cè)數(shù)據(jù)信息能夠符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，能夠有效克服各種變量對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成的影響，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)的深入研究和應(yīng)用

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用對(duì)巖土工程檢測(cè)產(chǎn)生的最大影響，就是規(guī)范了巖土工程監(jiān)測(cè)的順序、減少了以往檢測(cè)工作存在的誤差。在將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到巖土工程的監(jiān)測(cè)之后，現(xiàn)階段我國(guó)巖土工程檢測(cè)已經(jīng)形成了一套更為嚴(yán)格、規(guī)范的檢測(cè)程序和體系：監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)儀器選擇、儀器安裝埋設(shè)與監(jiān)測(cè)、檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集和分析、當(dāng)前結(jié)果反饋、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)六個(gè)大的部分。

具體來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)得到的分析結(jié)果，對(duì)巖土工程現(xiàn)有的設(shè)計(jì)參數(shù)和施工工藝進(jìn)行優(yōu)化分析，以便能夠減少巖土工程監(jiān)測(cè)中存在的安全隱患問(wèn)題，保障巖土工程的施工效率和質(zhì)量安全。其次，依據(jù)巖土工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累積的數(shù)據(jù)和技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前巖土工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件形態(tài)變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便能夠及時(shí)采取有效的措施來(lái)應(yīng)對(duì)，減少因地質(zhì)條件變化而影響巖土工程的實(shí)際施工效率。第三，加強(qiáng)對(duì)巖土工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的深度挖掘，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)分析觀測(cè)資料的價(jià)值，將這些數(shù)據(jù)作為日后巖土工程責(zé)任追究和檢查的重要依據(jù)。最后，通過(guò)對(duì)巖土工程數(shù)據(jù)的積累，為未來(lái)巖土工程施工的開(kāi)展提供更加科學(xué)、全面的依據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提高巖土工程監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要的作用。大數(shù)據(jù)技術(shù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的結(jié)合，不僅是當(dāng)前我國(guó)社會(huì)發(fā)展的要求，同時(shí)也是巖土工程建設(shè)和發(fā)展的要求。在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的背景下，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)在巖土工程的監(jiān)測(cè)中有了充分的應(yīng)用，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)以及監(jiān)測(cè)技術(shù)的持續(xù)研發(fā)和優(yōu)化，能夠?yàn)榇龠M(jìn)我國(guó)巖土工程的建設(shè)和發(fā)展起到重要的作用。