土木工程信息化發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

土木工程信息是指利用計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制等信息技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)土木工程技術(shù)和施工方法進(jìn)行改造和改進(jìn)，不斷完善土木工程技術(shù)和施工手段，科學(xué)合理。通過(guò)建立在線和共享土木工程信息，并與全球互動(dòng)，為土木工程信息提供完整的支持和解決方案，使土木工程高效。根據(jù)土木工程發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和我國(guó)土木工程行業(yè)的全球發(fā)展水平較低，土木工程信息的建設(shè)是我國(guó)土木工程建設(shè)和開發(fā)的現(xiàn)實(shí)要求，也是土木工程未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)。在土木工程信息化相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本文針對(duì)土木工程的5個(gè)組成部分———結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、交通工程、建筑施工管理、環(huán)境工程,分別歸納和總結(jié)了各自的信息化發(fā)展現(xiàn)狀,分析了存在的問(wèn)題,提出了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),以便決策者和規(guī)劃者能夠針對(duì)制約土木工程信息化發(fā)展的種種瓶頸問(wèn)題尋找新的解決方案,促進(jìn)土木工程行業(yè)的發(fā)展.1當(dāng)前分析1.1結(jié)構(gòu)工程信息化結(jié)構(gòu)工程是一種研究土木工程中具有共性的結(jié)構(gòu)選型、力學(xué)分析、勘察設(shè)計(jì)、工程材料、檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及養(yǎng)護(hù)管理的學(xué)科.結(jié)構(gòu)工程的信息化既包括技術(shù)開發(fā)的信息化,又包括管理的信息化.因此,本文中結(jié)構(gòu)工程信息化主要從勘測(cè)設(shè)計(jì)的信息化、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(SHM)和橋梁管理系統(tǒng)(BMS)3個(gè)方面來(lái)研究.1.1.1計(jì)算機(jī)遙感設(shè)計(jì)技術(shù)隨著勘測(cè)科技的發(fā)展,土木工程勘測(cè)經(jīng)歷了模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字化勘測(cè)、信息化勘測(cè)3個(gè)階段,信息化建設(shè)逐步貫穿各個(gè)環(huán)節(jié).國(guó)外的勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化、智能化研究已有50多年的歷史.20世紀(jì)60年代初,一些發(fā)達(dá)國(guó)家在公路設(shè)計(jì)領(lǐng)域開展了計(jì)算機(jī)輔助勘測(cè)設(shè)計(jì)的研究,研制了各種勘測(cè)設(shè)計(jì)軟件.80年代后期,國(guó)外的計(jì)算機(jī)輔助勘測(cè)設(shè)計(jì)開始由單項(xiàng)開發(fā)轉(zhuǎn)向整體開發(fā)及系統(tǒng)開發(fā).在勘測(cè)設(shè)計(jì)中運(yùn)用的各類勘測(cè)技術(shù)主要有航空攝影測(cè)量、數(shù)字地形模型(DTM)、GPS-RTK技術(shù)和GIS技術(shù)等,對(duì)實(shí)現(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化和數(shù)字化具有重要的意義.1.1.2shm系統(tǒng)在橋梁、隧道、建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是指基于探測(cè)到的響應(yīng),結(jié)合系統(tǒng)的特性分析,來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的健康狀況并做出相應(yīng)的維護(hù)決策.結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、監(jiān)控中心和報(bào)警5個(gè)組成部分.從20世紀(jì)80年代起,SHM系統(tǒng)開始用于大型橋梁的健康監(jiān)測(cè).文獻(xiàn)報(bào)道了在三跨變高度連續(xù)箱梁的Foyle橋上布設(shè)傳感器,監(jiān)測(cè)橋梁運(yùn)營(yíng)階段在車輛與風(fēng)荷載作用下主梁的振動(dòng)、擾度和應(yīng)變等響應(yīng),同時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境風(fēng)和結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng).在國(guó)內(nèi),SHM系統(tǒng)應(yīng)用于大型橋梁、隧道、大壩和建筑結(jié)構(gòu)等方面.在橋梁監(jiān)測(cè)方面,香港青馬大橋的SHM系統(tǒng)利用設(shè)在大橋不同位置的各類傳感器系統(tǒng),收集大橋結(jié)構(gòu)反應(yīng)和大橋工作環(huán)境變化的信息,獲取的數(shù)據(jù)可以作為大橋結(jié)構(gòu)評(píng)估、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的參考;在隧道監(jiān)測(cè)方面,建立了基于應(yīng)力監(jiān)測(cè)的蒼嶺隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以期達(dá)到對(duì)隧道圍巖-結(jié)構(gòu)受力、變形等特征的實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期監(jiān)控、安全評(píng)價(jià)和及時(shí)預(yù)警;在大壩監(jiān)測(cè)方面,開發(fā)了大壩安全綜合評(píng)價(jià)專家系統(tǒng),實(shí)行對(duì)大壩安全狀態(tài)的實(shí)時(shí)分析和綜合評(píng)價(jià),并將該系統(tǒng)應(yīng)用于丹江口、古田溪大壩和龍羊峽大壩;在建筑結(jié)構(gòu)方面,國(guó)內(nèi)大多數(shù)的建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)主要還局限于施工階段,典型范例包括上海金茂大廈建設(shè)過(guò)程中的施工監(jiān)測(cè)以及上海音樂(lè)廳整體移位工程中的施工監(jiān)測(cè).1.1.3我國(guó)橋梁管理系統(tǒng)現(xiàn)狀橋梁管理系統(tǒng)最先發(fā)展于70年代的美國(guó),經(jīng)歷了從無(wú)到有,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從單項(xiàng)數(shù)據(jù)處理到具有多數(shù)據(jù)、多知識(shí)的綜合處理能力的專家系統(tǒng)階段.1968年,美國(guó)聯(lián)邦公路總局研究開發(fā)了第一個(gè)橋梁管理系統(tǒng)———國(guó)家橋梁檔案庫(kù)(NBI),只能完成一些數(shù)據(jù)保存、基本統(tǒng)計(jì)查詢和簡(jiǎn)單報(bào)表輸出等檔案管理工作.該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了近40年的不斷改進(jìn)和提高,目前已經(jīng)成為記錄、儲(chǔ)存、更新和統(tǒng)計(jì)美國(guó)國(guó)家公路上各項(xiàng)橋梁數(shù)據(jù)的國(guó)家橋梁數(shù)據(jù)系統(tǒng),同時(shí),還能為這些橋梁的使用性能做出評(píng)定,對(duì)候選項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)先排序,并為橋梁重建和維修計(jì)劃提供輔助決策.我國(guó)的橋梁管理系統(tǒng)研究及開發(fā)都還處于起步階段.從80年代以來(lái),在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,各省市的交通管理部門先后分別開發(fā)了多種各具特色的BMS,但這些系統(tǒng)都還處于試運(yùn)行階段,有待進(jìn)一步的發(fā)展與完善.1.2維地質(zhì)建模技術(shù)巖土工程包括巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)4個(gè)方面.現(xiàn)代巖土工程業(yè)務(wù)范圍主要有基礎(chǔ)工程、地基處理、水庫(kù)橋梁建設(shè)、地下空間開發(fā)、地鐵隧道工程、地質(zhì)災(zāi)害防治等,在工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用.巖土工程信息化的發(fā)展極大提高了工作效率.20世紀(jì)70~90年代,國(guó)外對(duì)巖土工程信息化的研究主要集中在GIS的開發(fā)與應(yīng)用上.1989年和1991年,美國(guó)科學(xué)基金會(huì)與聯(lián)邦高速公路管理處建立了基于GIS美國(guó)巖土工程試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)信息系統(tǒng),為工程勘察管理及評(píng)價(jià)提供依據(jù);1990年,荷蘭國(guó)際地理信息科學(xué)和地球觀測(cè)學(xué)院的vanDijke等在山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分析中,利用GIS的空間定位、空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及數(shù)字高程模型(DEM),開發(fā)了一種斜坡穩(wěn)定性分析模型;1995年,美國(guó)學(xué)者利用3DGIS軟件中的DEM模塊模擬出滑動(dòng)面的位置和形態(tài),利用數(shù)字地形模型(DTM)勾繪出山脊與溝谷界線,對(duì)深層滑坡災(zāi)害進(jìn)行評(píng)價(jià).巖土工程信息化的另一個(gè)主要研究?jī)?nèi)容是三維地質(zhì)建模,其關(guān)鍵技術(shù)是離散光滑插值(DSI)技術(shù),該技術(shù)基于目標(biāo)體的離散化,用一系列具有物體幾何和物理特性的相互連接的離散點(diǎn)來(lái)模擬地質(zhì)體,目前已成為建模軟件GOCAD(地質(zhì)目標(biāo)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))的核心技術(shù).加拿大學(xué)者運(yùn)用GIS模糊分類、三維數(shù)字地形模型以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),再現(xiàn)斜坡的形態(tài),為工程勘察管理及評(píng)價(jià)提供依據(jù).英國(guó)工程地質(zhì)學(xué)家White將EarthVision軟件包成功地應(yīng)用于核廢料的處理中,以展示花崗巖體的三維可視化地質(zhì)模型.國(guó)內(nèi)的巖土工程信息化主要應(yīng)用于二維勘察中,用于存儲(chǔ)管理以各種圖片、表格、文字報(bào)告為基礎(chǔ)的地理信息,生成二維地質(zhì)圖形,以及分析計(jì)算土力性質(zhì),如上海市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)和深圳市地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)等.我國(guó)在三維地質(zhì)體建模及其在巖土工程應(yīng)用方面的研究起步較晚.1996年,中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所與勝利石油管理局合作研究GOCAD;中科院廣州地球化學(xué)研究所研發(fā)了地質(zhì)三維建模軟件Geo3DModelSystem1.0;天津大學(xué)基于OpenGL軟件和OpenNURBS軟件開發(fā)了水利水電工程地質(zhì)三維建模與分析系統(tǒng)(VisualGeo);同濟(jì)大學(xué)薛飛開展了基坑支護(hù)系統(tǒng)控制及三維可視化研究;中國(guó)地質(zhì)大學(xué)開發(fā)的三維可視化地學(xué)信息系統(tǒng)(GeoView),實(shí)現(xiàn)了三維地學(xué)信息管理、處理、計(jì)算分析與評(píng)價(jià)決策支持;北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院開發(fā)了融多元數(shù)據(jù)管理、多維信息可視化、多樣化交互操作和多種可視化分析于一體的三維地學(xué)建模與可視化平臺(tái)軟件GSISV2.0,并將其應(yīng)用于北京等地三維地質(zhì)信息化服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)中;何斌基于SuperMapObjects組件以及三維可視化技術(shù),建立了樁基施工可視化管理系統(tǒng).1.3國(guó)內(nèi)外交通信息化發(fā)展?fàn)顩r交通信息化是推進(jìn)現(xiàn)代交通發(fā)展的必然選擇.下面從智能交通系統(tǒng)(ITS)、道路交通安全管理系統(tǒng)、交通工程基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理系統(tǒng)和交通應(yīng)急管理系統(tǒng)4個(gè)方面來(lái)闡述國(guó)內(nèi)外交通信息化的發(fā)展?fàn)顩r.1.3.1初始階段20世紀(jì)90年代,實(shí)行集中,發(fā)展到我國(guó)交通監(jiān)控系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)為提高交通安全水平、道路網(wǎng)通行能力、運(yùn)輸生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益.在美國(guó),ITS的使用范圍主要有:車輛輔助巡航系統(tǒng)、電子監(jiān)控設(shè)備、可變信息情報(bào)板、交通量監(jiān)測(cè)設(shè)施、交通信號(hào)控制、互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布交通信息系統(tǒng)和電子付費(fèi)系統(tǒng)等.其中,最具代表性的是佐治亞州的Navigator智能交通系統(tǒng).日本在美國(guó)ITS體系框架基礎(chǔ)上,結(jié)合本國(guó)國(guó)情制定出包含先進(jìn)車輛導(dǎo)航系統(tǒng)、輔助安全駕駛、交通管理最優(yōu)法等內(nèi)容的日本ITS研究體系框架結(jié)構(gòu),其中,車輛導(dǎo)航系統(tǒng)將通信、移動(dòng)辦公、娛樂(lè)等多種功能集于一身,并于2006年裝備了1.2×105輛導(dǎo)航汽車.在歐洲,ITS被應(yīng)用于綜合運(yùn)輸中,致力于實(shí)施高質(zhì)量的監(jiān)控設(shè)施,以提供高質(zhì)量的交通信息服務(wù),解決交通瓶頸問(wèn)題.此外,歐洲的ITS項(xiàng)目之一“車輛協(xié)同基礎(chǔ)系統(tǒng)”正在展開大規(guī)模測(cè)試,將于2013年啟用,該系統(tǒng)不僅能為車主指路,還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找停車位、付停車費(fèi)等功能,避免車輛扎堆涌進(jìn)某一路段的現(xiàn)象.我國(guó)的ITS發(fā)展開始于20世紀(jì)90年代,主要集中在出行者信息服務(wù)、城市交通管理、公共交通系統(tǒng)、智能公路系統(tǒng)等方面.1995年,交通運(yùn)輸部ITS工程研究中心進(jìn)行了GPS與導(dǎo)駕系統(tǒng)研究.1999年,組建了國(guó)家智能交通系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心,開發(fā)應(yīng)用的交通監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)和汽車智能導(dǎo)航等系統(tǒng)對(duì)提高車輛通行效率和改善整體交通狀況起到了極大的推動(dòng)作用.2008年底,江蘇和上海實(shí)現(xiàn)了電子不停車收費(fèi)跨省市聯(lián)網(wǎng).智能交通系統(tǒng)的研究和推進(jìn)在我國(guó)還處于起步階段,但I(xiàn)TS作為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和交通系統(tǒng)建設(shè)的必然選擇,已得到國(guó)家相關(guān)部門的高度重視.1.3.2運(yùn)行效率評(píng)估道路交通安全管理系統(tǒng)以路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心,包括交通安全評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、交通安全預(yù)測(cè)子系統(tǒng)、交通事故處理子系統(tǒng)和交通安全查詢子系統(tǒng),為道路交通安全管理提供信息一體化及決策支持服務(wù),以提高路網(wǎng)的安全性和運(yùn)行效率.在美國(guó),建立了基于GIS和基于GIS-T的公路安全信息系統(tǒng)HSIS,運(yùn)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以研究道路本身和路側(cè)安全狀況.在歐洲,設(shè)計(jì)了道路評(píng)估方案EuroRAP,定期跟蹤歐洲國(guó)家樞紐道路的安全情況.在日本,多條高速公路上使用了事件自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),運(yùn)用圖像處理技術(shù)自動(dòng)地檢測(cè)行駛中車輛的行駛軌跡,并將此信息傳送給交通控制中心以及后續(xù)的車輛.在國(guó)內(nèi),道路交通安全管理系統(tǒng)起步較晚.劉濤建立了基于GIS的道路交通安全管理系統(tǒng),將GIS、道路信息、交通事故信息及各類處置模型集成為一個(gè)有機(jī)整體,提供了網(wǎng)級(jí)和項(xiàng)目級(jí)系統(tǒng)應(yīng)采取的道路安全改善對(duì)策,并提出了安全改善對(duì)策優(yōu)先排序的計(jì)算方法.1.3.3基于gis的公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)交通工程基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理系統(tǒng)將與交通設(shè)施有關(guān)的各個(gè)方面組合在一起,包括各路段數(shù)據(jù)的采集和處理、養(yǎng)護(hù)和改建的鑒別、養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的實(shí)施.交通工程基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代初.美國(guó)亞利桑那州在80年代初建成并投入運(yùn)營(yíng)路面管理系統(tǒng),該系統(tǒng)的主要管理目標(biāo)是確定以最低的費(fèi)用保持要求使用性能標(biāo)準(zhǔn)的全路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)和改建政策.20世紀(jì)90年代初,隨著GIS技術(shù)的發(fā)展,各個(gè)國(guó)家陸續(xù)投入到基于圖形的公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的研究中.例如,加拿大阿爾伯塔省建立了公路養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng),使用專用檢測(cè)車定期檢測(cè)路面性能指標(biāo),由車載GPS裝置確定指標(biāo)的具體位置,并將數(shù)據(jù)立即傳輸?shù)金B(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng),利用系統(tǒng)維護(hù)模塊生成路段的狀況和維護(hù)報(bào)告,為公路養(yǎng)護(hù)提供了依據(jù).其他經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家如澳大利亞、日本等也已廣泛使用路面管理系統(tǒng).我國(guó)于1984年引進(jìn)了英國(guó)的BSM路面評(píng)價(jià)系統(tǒng),建立了干線公路路面評(píng)價(jià)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng),隨后陸續(xù)開發(fā)了一系列省市級(jí)或地區(qū)級(jí)路面管理系統(tǒng).例如,上海市以GIS為平臺(tái),研發(fā)了一套基于GIS的城市道路橋梁管理系統(tǒng),使得管理工作模塊化、規(guī)范化,管理效率明顯提高.1.3.4多系統(tǒng)融合的應(yīng)急救援程序—交通應(yīng)急管理系統(tǒng)交通應(yīng)急管理系統(tǒng)是一個(gè)包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警、啟動(dòng)、應(yīng)急處置和后處理等業(yè)務(wù)過(guò)程與技術(shù)手段的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),以期有效預(yù)防和處理突發(fā)事件,減少損失,恢復(fù)社會(huì)穩(wěn)定.美國(guó)在1979年組建了聯(lián)邦緊急事務(wù)管理署(FEMA),統(tǒng)一協(xié)調(diào)全國(guó)所有突發(fā)事件信息的收集、處理和傳送,以保證聯(lián)邦政府為受災(zāi)地區(qū)提供及時(shí)援助.美國(guó)的高速公路事故緊急救援已有了一套運(yùn)用得比較成熟的程序———高速公路事故管理(FIM)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括前期規(guī)劃、調(diào)查和取證、反應(yīng)時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)管理、清理時(shí)間、駕駛?cè)藛T信息和恢復(fù)交通時(shí)間等信息,互相協(xié)調(diào)以挽救生命和財(cái)產(chǎn),減少因交通堵塞造成的損失及二次事故發(fā)生的可能性.日本的交通管理緊急救援系統(tǒng)采用先進(jìn)的道路交通信息通信系統(tǒng)(VICS),實(shí)現(xiàn)了緊急事件檢測(cè)、分析與處理等功能.德國(guó)交通安全部門采用交通事故救援系統(tǒng)(TIAS)大大縮短了反應(yīng)時(shí)間.此外,技術(shù)救援協(xié)會(huì)、消防緊急救援中心、汽車俱樂(lè)部(ADAC)也構(gòu)成應(yīng)急救援的重要力量.我國(guó)對(duì)于災(zāi)害事故的預(yù)防與救援一直高度重視,各大城市相繼建立了城市應(yīng)急管理信息系統(tǒng).2002年南寧市建立的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)是最早的城市應(yīng)急管理信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了跨部門的指揮協(xié)調(diào).2003年底,國(guó)家環(huán)保總局和各省市的地震、火災(zāi)、交通等管理部門都建立了相應(yīng)的應(yīng)急信息系統(tǒng).例如,上海于2004年建成了功能較為完善的授權(quán)管理模式的城市應(yīng)急指揮系統(tǒng);2008年,北京建立了奧運(yùn)智能交通系統(tǒng),使得交通整體控制能力明顯提升.這些應(yīng)急管理信息系統(tǒng)大都起到了信息共享的作用,但是在輔助決策方面仍然存在較大的局限性,決策者僅憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行指揮決策的情況依然嚴(yán)重.1.4信息化管理系統(tǒng)在建筑判斷中的應(yīng)用建筑工程信息是指在整個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目生命同期內(nèi)產(chǎn)生的反映和控制工程項(xiàng)目管理活動(dòng)的所有組織管理、經(jīng)濟(jì)技術(shù)信息.建筑工程信息化包括項(xiàng)目信息管理、施工監(jiān)測(cè)與控制、施工組織與管理以及網(wǎng)絡(luò)化統(tǒng)一管理等方面.日本是世界上第一個(gè)在建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)系統(tǒng)推進(jìn)信息化的國(guó)家,其公共工程綜合信息系統(tǒng)(CALS/EC)較具代表性,該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以多個(gè)方面的配套工作為前提,包括技術(shù)應(yīng)用的普及、系統(tǒng)應(yīng)用思想的形成、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定以及應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā).美國(guó)十分重視信息技術(shù)在建筑業(yè)中的應(yīng)用.例如,微軟公司的Project2000軟件是一種適合于中小型項(xiàng)目、功能強(qiáng)大靈活的項(xiàng)目管理工具,該系統(tǒng)在建立項(xiàng)目計(jì)劃并對(duì)其管理的過(guò)程中通過(guò)一系列圖表追蹤所有活動(dòng),使用戶實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)度的完成情況、實(shí)際成本與預(yù)算的差異、資源使用情況等信息.另外,ComputerAssociatesInternational公司研制的CA-Superproject,Autodesk公司研制的Buzzsaw,Honeywell公司研制的Myconstruction,Unisys公司研制的Projectcenter等工程項(xiàng)目信息化管理平臺(tái),在實(shí)際使用過(guò)程中都得到了較好的應(yīng)用.在我國(guó),建筑施工管理信息化管理系統(tǒng)的研制尚處于初期成長(zhǎng)的階段.一批民營(yíng)科技公司推出了網(wǎng)絡(luò)化的管理信息平臺(tái),如北京夢(mèng)龍公司的MR2000、大連同洲公司的項(xiàng)目管理2000等;一些技術(shù)力量雄厚的施工企業(yè)自主開發(fā)了適用于項(xiàng)目層次、企業(yè)層次的實(shí)用化管理軟件,如中建一局四公司的建筑工程項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)、中建五局三公司的建筑企業(yè)信息管理系統(tǒng)等;與建筑施工項(xiàng)目信息化管理相關(guān)的研究工作也在部分高等學(xué)校中逐步開展.1.5環(huán)境保護(hù)的信息化環(huán)境工程是研究和從事防治環(huán)境污染和提高環(huán)境質(zhì)量的科學(xué)技術(shù).環(huán)境工程的信息化包括水土保持監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和土地管理信息化3個(gè)方面.1.5.1土壤侵蝕預(yù)警模型作為水土保持工作的重要組成部分,水土保持監(jiān)測(cè)得到了迅速的發(fā)展.美國(guó)擁有一套相對(duì)完善的土壤侵蝕數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建立了氣候、土壤、地形、植被等數(shù)據(jù)庫(kù),為土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)創(chuàng)造了較好的條件.根據(jù)此采集系統(tǒng),還開發(fā)了新一代水蝕預(yù)報(bào)模型(WEPP).歐洲國(guó)家及日本也進(jìn)行了不少關(guān)于水土流失監(jiān)測(cè)的研究,形成了各自的土壤侵蝕預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型,如用以描述和預(yù)報(bào)田間和流域土壤流失的土壤侵蝕模型(EU-ROSEM).當(dāng)前,水土保持監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中出現(xiàn)了一些新方法.例如,日本采用合成開口雷達(dá)(SAR),利用土壤的磁性示蹤劑、穩(wěn)定性稀土元素等對(duì)火山爆發(fā)形成的碎屑流堆積區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè).我國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)始于20世紀(jì)30年代.首先,在各地建立了水土保持試驗(yàn)站,進(jìn)行水土流失定位觀測(cè);隨后,有關(guān)流域機(jī)構(gòu)建立了水土保持試驗(yàn)站所,開展水土流失規(guī)律、防治措施、效果評(píng)估及預(yù)報(bào)等方面的試驗(yàn)研究.1985年,水利部開展了全國(guó)第一次土壤侵蝕遙感調(diào)查,利用最新衛(wèi)星照片對(duì)水蝕、風(fēng)蝕、凍融侵蝕等展開了全面調(diào)查.1999—2001年,水利部組織開展了全國(guó)第二次土壤侵蝕遙感調(diào)查.2000—2005年,黃河水利委員會(huì)水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心研究探索了水土保持監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù),開展了“黃土高原水土保持環(huán)境效應(yīng)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)對(duì)策”的研究,取得了許多具有實(shí)用價(jià)值的研究成果.2011年,在張家口至集寧線一次復(fù)線工程中建立了水土保持監(jiān)測(cè)系統(tǒng),根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析鐵路工程中水土流失的特點(diǎn).1.5.2生態(tài)監(jiān)測(cè)手段落后生態(tài)環(huán)境信息量大、涉及面廣,帶有很強(qiáng)的地理分布特征,難以進(jìn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和科學(xué)決策.盡管遙感和GIS在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域已有了大量應(yīng)用,但研究手段還很不完善,沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效集成,生態(tài)信息的提取主要依靠目視解譯或人機(jī)交互的辦法,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,導(dǎo)致建立的生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)量較少,因此現(xiàn)階段仍然難于迅速、準(zhǔn)確地掌握生態(tài)環(huán)境的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)及其發(fā)展趨勢(shì),影響了保護(hù)措施的及時(shí)提出和實(shí)施[59,60,61,62,63,64,65].我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高速增長(zhǎng)時(shí)期,對(duì)自然資源的掠奪性開采和不合理利用,使得資源、生態(tài)和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,這些問(wèn)題成為影響我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙之一.1.5.3國(guó)內(nèi)土地管理信息化建設(shè)情況70年代初,國(guó)外就利用GIS來(lái)存儲(chǔ)土地信息.較為著名的有日本國(guó)土信息系統(tǒng)、加拿大國(guó)家地理信息系統(tǒng)、澳大利亞全國(guó)土地信息系統(tǒng)等.這一類信息系統(tǒng)主要側(cè)重于對(duì)基礎(chǔ)信息的存儲(chǔ),很少涉及土地的管理工作.90年代以來(lái),各發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛建設(shè)綜合性的土地管理系統(tǒng).目前,美國(guó)建立了全球國(guó)土信息系統(tǒng),并正在制定和實(shí)施“數(shù)字地球”戰(zhàn)略.與此同時(shí),一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家基于成熟的GIS軟件平臺(tái),采用部件開發(fā)和系統(tǒng)集成相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序之間的高度一致性、兼容性和完整性,有效實(shí)現(xiàn)了土地資源利用和管理工作的信息化.在國(guó)內(nèi),鑒于土地管理工作面臨的形勢(shì)和任務(wù),國(guó)土資源部成立伊始(1998年)就將“加強(qiáng)土地信息系統(tǒng)建設(shè),實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)社會(huì)化”作為五大目標(biāo)之一,積極推進(jìn)土地管理信息化建設(shè).同時(shí),按照國(guó)家關(guān)于發(fā)展我國(guó)電子政務(wù)的重大決策,結(jié)合土地管理工作的特點(diǎn),適時(shí)部署并努力推進(jìn)土地電子政務(wù)建設(shè).幾年來(lái),在國(guó)家信息化領(lǐng)導(dǎo)小組的統(tǒng)籌規(guī)劃下,按照大調(diào)查的統(tǒng)一部署,在基礎(chǔ)信息積累、信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面取得了顯著進(jìn)展.主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)形成了土地管理信息化整體建設(shè)思路;(2)初步形成了國(guó)土資源信息化標(biāo)準(zhǔn)體系;(3)正在籌建全國(guó)國(guó)土資源網(wǎng)絡(luò)體系及數(shù)據(jù)中心等基礎(chǔ)設(shè)施;(4)積累了一定規(guī)模的國(guó)土資源數(shù)字化信息;(5)開展了國(guó)土資源信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè).在土地信息系統(tǒng)建設(shè)方面,各級(jí)國(guó)土管理部門于80年代初開始了大規(guī)模的城鎮(zhèn)地籍調(diào)查和農(nóng)村土地詳查工作.經(jīng)過(guò)10多年的努力,已獲取大批比較準(zhǔn)確的城鎮(zhèn)地籍調(diào)查和農(nóng)村土地利用分類成果資料.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,90年代初,國(guó)內(nèi)相繼使用AutoCAD,dBase,FoxBase數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)繪制宗地圖、土地利用分類圖和土地管理屬性信息等;90年代中期,研制開發(fā)了以土地登記和發(fā)證為主要內(nèi)容的城鎮(zhèn)地籍信息系統(tǒng);90年代后期,有關(guān)單位開始研制土地詳查信息系統(tǒng).2信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究存在的問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)經(jīng)過(guò)30多年的努力,目前我國(guó)已具備了良好的土木工程信息化基礎(chǔ),土木工程信息化建設(shè)發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模,形成了較為完善的理論體系和一大批實(shí)用技術(shù),但這些仍不能滿足土木工程發(fā)展的需求.尤其是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究方面,大多數(shù)信息與管理系統(tǒng)仍是基于局域網(wǎng)的,雖然實(shí)現(xiàn)了機(jī)器間的相互通信與數(shù)據(jù)共享,卻不能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)之間的信息互通,限制了信息的錄入與提取,也限制了工程的管理和資源的共享,給管理帶來(lái)諸多不變,成為阻礙土木工程信息化發(fā)展的因素.此外,土木工程中多個(gè)領(lǐng)域的學(xué)者分別對(duì)各項(xiàng)信息化技術(shù)展開了研究,但都沒(méi)有形成規(guī)模,造成了研究的重復(fù)和資源的浪費(fèi).未來(lái)將需要從技術(shù)、政治、經(jīng)濟(jì)、法制等角度對(duì)土木工程信息化進(jìn)行全方位研究和戰(zhàn)略規(guī)劃.下面分別分析以上5個(gè)領(lǐng)域存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì).2.1橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的評(píng)估結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)在結(jié)構(gòu)工程方面還處于起步階段,絕大多數(shù)研究局限于試驗(yàn)階段.國(guó)內(nèi)外研究人員在傳感器技術(shù)、損傷檢測(cè)、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行了大量研究,取得了一系列成果.但這些研究成果中能實(shí)際應(yīng)用的成果很少.目前,國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于實(shí)際橋梁的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多屬于單一監(jiān)測(cè)系統(tǒng),即監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中缺少綜合評(píng)估機(jī)制以反映橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài).此外,在已有的一些橋梁管理系統(tǒng)中,結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估方法主觀性大,很大程度上依賴于檢測(cè)人員的專業(yè)素質(zhì),難以對(duì)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià).2.2數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)的集成程度不高,且采集方式和數(shù)據(jù)采集方式的選擇不規(guī)范,導(dǎo)致應(yīng)用受限國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)大城市的地質(zhì)勘察單位采用GIS技術(shù)建立地質(zhì)勘察信息系統(tǒng),并普遍存在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容不完善、存儲(chǔ)機(jī)制不合理等問(wèn)題.此外,專家數(shù)據(jù)庫(kù)在巖土工程信息系統(tǒng)中集成化程度不高,推理機(jī)制不完善,且國(guó)內(nèi)該方面研究起步較晚,故未能實(shí)現(xiàn)在巖土工程領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用.目前,數(shù)字化數(shù)據(jù)采集方式基本停留在基于傳感器與服務(wù)終端的模式,且一般為有線通信,對(duì)小范圍數(shù)據(jù)采集工作有較好的適用性,卻不適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)采集工作中.另外,由于所處地理環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、建設(shè)水平、開發(fā)現(xiàn)狀的不同,導(dǎo)致國(guó)外軟件無(wú)法在國(guó)內(nèi)推廣利用.2.3智能交通系統(tǒng)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)重點(diǎn)關(guān)注智能交通.在中國(guó)我國(guó)的智能交通發(fā)展尚處于基礎(chǔ)建設(shè)階段.一方面,我國(guó)智能交通領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用尚未普及;另一方面,我國(guó)的智能交通主要集中于智能化管理領(lǐng)域,智能化服務(wù)發(fā)展滯后,人-車-路協(xié)同、安全體系建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展等方面的工作還處于初步階段.近年來(lái),智能交通系統(tǒng)的研發(fā)和示范應(yīng)用得到了較快發(fā)展;然而,對(duì)交通信息處理系統(tǒng)方面的研究仍然缺乏.未來(lái)智能交通系統(tǒng)應(yīng)用的大方向是以動(dòng)態(tài)信息服務(wù)和誘導(dǎo)為主,為出行者提供更細(xì)致的信息