岩土工程软件的发展方向

土木工程信息技术各发展阶段的特征 主要功能 提高计算效率， 并解 决一些手算无法解 决的问题 解决的问题 依据一定算法对信 息进行快速加工 计算机辅助绘图 （ ’()*+,-. /01-1 和有限元等 2-3045， ’/2） 人工智能 （ /.,0:0;089 <5,-9904-5;-， 、 最优化方法、 仿真和可视化 /<） 技术等
表$ 发展阶段 科学计算阶段 时间 !" 世纪 %"&" 年代 !" 世纪 6"#" 年代 !$ 世纪 主流计算工具 大型机 个 人 电 脑（ 7-.3(589 ’()*+,-.， 7’） 与网络相联的瘦客 户机和嵌入式系统
图$
土木工程传统设计过程中的信息处理
而信息技术的进步将土木工程信息技术不断由科学计 算阶段、 专业软件阶段推向未来发展阶段。目前我们正处于 未来发展阶段的开始阶段， 谁能在这一阶段占领技术的制高 点， 谁就能在新的世纪获得竞争的主动权。表 $ 给出了土木 工程信息技术各发展阶段的特征。
图!
土木工程信息化解决方案的假想示意图
。利用专家系统 （ %&’#() *+,)#$， 的原理既可以进行 "#$） %*） 事故诊断和监控， 又可以研究土木工程设计过程， 进行智能 。在利用神经网络进行土木工程 化计算机辅助设计 （ -./0） 的反演分析和模型判别选择方面， 国内外学者也做了大量的 研究工作。人工智能技术与优化技术以及仿真技术的结合 将建 立 起 强 大 的 决 策 支 持 系 统 （ 0#12,234 *5’’3() *+,)#$， ， 它通过信息的自动识别， 以及随后进行的正分析、 反演 0**） 分析、 预测分析和灾害分析等对各种信息、 计算结果进行综 合分析、 优化、 判断和工程类比， 发现问题并提出最优解决方 ［!］ 虽然基于规则推理 （ 65"# 7 89,#: 6#9,3424;， 的专 案。 6<6） 家系统在应用推广上遇到很大的阻碍， 但是一些其它的推理 方法还是有可能在土木工程领域取得突破， 同济启明星已经 在这方面开展研究。 在岩土工程软件的开发过程中有一种倾向， 希望软件能 够几乎解决所有的问题或者替代设计人员， 设计人员只有点 几下就可以了。实际上， 岩土工程是非常复杂的， 需要工程 师根据现场的实际情况进行定性和定量的判断， 软件只是一 种工具。软件开发商的目的是提供一种功能更加强大， 使用 更加方便的好软件， 而不是取代设计人员。即使是人工智能 的开发， 也只是提供一种辅助型的系统， 而不是自主型系统。 嵌入式系统的基础是以应用为中心的” 芯片” 设计和面 向应用的软件产品开发。嵌入式软件是土木工程专门知识 的软件表现形式， 是嵌入式系统的核心， 也是土木工程信息 技术的主要研究内容之一。利用全球定位系统 （ ="389" >3,2? 和遥感 （ 6#$3)# *#4,24;， 等各种手段， 它 )234 *+,)#$， =>*） 6*） 可用于现场数据的自动采集， 并以数字化的标准格式保存下 来。利用嵌入式软件可以分析、 加工或转化这些数据， 得到 有用的信息并表现出来， 供决策或者进行智能监控。此外， 还可以应用嵌入式系统开发符合工程技术人员需求的个人 等新型工具， 引导信 数字助理型 （>#(,349" 09)9 /,,2,)94)， >0/） 息化施工和信息化现场处理。这将从根本上改变土木工程 工作的内容和性质。
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万方数据
岩土工程软件的发展方向
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 杨敏， 肖珂， 张俊峰 同济大学教育部土木信息技术工程研究中心,上海,200092 岩土工程界 GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD 2001(10) 1次
参考文献(2条) 1.杨敏;肖珂 试论土木工程信息技术的发展趋势[期刊论文]-同济大学学报（自然科学版） 2001(01) 2.杨敏;任红林 岩土工程计算机技术的发展展望 2000(03)
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软件开发技术研究
随着土木工程信息技术的发展， 岩土工程软件开发技术 将出现以下变化： 首先是软件开发技术的提高， 根据用户的需求可以迅速 从组件库中寻找出合适的组件进行组装和调试， 提高软件生 产效率和质量， 缩短开发周期， 降低成本。整体拥有成本的 大幅度下降是土木工程专业软件推广的经济基础。 其次是人工智能技术的应用， 它最适合于那些没有高效 算法可 解 决 的 情 况， 即非结构化问题 （ <99 ? 3,.+;,+.-1 *.(@A
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结
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软件的应用与服务
随着岩土工程软件的发展， 岩土工程设计人员的工作已 经发生了深刻的变革， 他们的主要工作不再是简单的手工计 算， 而是通过使用应用软件进行各种模型、 不同参数的比较 计算， 从而根据经验和现场实际情况做出合理的判断。在这 种情况下， 对于应用软件这种工具的掌握， 成为工程设计人 员的基本技能， 而创造性地应用该工具的水平和能力， 逐渐 成为衡量设计人员设计水平的尺度。信息技术对土木工程 产生的影响不仅表现在效率的提高上， 还表现在对土木工程 设计工具和设计过程的变革， 从深层次上说， 更表现在对人 的思维方式的潜移默化的改变。这种技术上的量变积累到 一定程度必将转化为人们思维方式的质变。借助软件， 以前
专业软件阶段
对客观世界的模拟， 有 一 定 智 能 的 信 息 计算机辅助设计， 协 加工、 信息的存储和 助进行方案比较 再现等 土木工程信息化的 一整套解决方案
未来发展阶段
信息 的 获 取、 传 递、 加 工 以 及 施 用 的 全 软件、 嵌入式系统和网络等 过程
由表 $ 可知， 在未来发展阶段， 为了更好地满足土木工 程信息化的要求， 供应商必须提供一整套的信息化解决方 案， 而不是像现在这样提供简单的应用软件。图 ! 给出了一 个可能的土木工程信息化解决方案的示意图。该解决方案 的模式为： 以土木工程组件库、 知识库和具体工程数据库为 核心， 以交互式设计为基础， 以土木工程组件库管理、 知识库 管理和具体工程数据库管理为应用支持工具， 以嵌入式系统 面向决策， 全面实现土木工程 为辅助， 基于 <5,-.5-, = <5,.85-,， 设计施工管理计算机化、 信息化。
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一个月才能做完的方案设计现在也许一天就能做完。因此， 人们可以准确而方便地模拟和分析具体工程， 从容地对整个 方案进行全盘考虑， 而不是拘泥于某一个细节， 甚至进行各 种模型和方案的比较。 对于岩土工程软件的应用水平已经成为衡量设计人员 设计水平的重要标准。例如天津市建筑设计院就曾在 !AAB 年C月 《岩土工程界》 刊登的 《天津宁发商城基坑支护工程实 录》 中介绍详细了应用同济启明星深基坑支挡结构分析计算 软件 D6E*@ F A 及深基坑内支撑结构分析计算软件 <*.G F BB 进行工程设计的全过程。通过应用软件， 最终方案每延长米 与天津地区同等规模的基坑支护工程相比， 造价约 @CCA 元， 节省很多。 岩土工程软件的服务是软件的重要组成部分， 也是衡量 一个软件企业水平的重要标准。同济启明星向来非常重视 售后服务， 经常使用电话提供软件应用技术咨询， 向用户免 费邮寄各种资料， 甚至于派遣技术专家赴现场考察， 给予技 术指导。例如在 !AAA 年 H 月就曾委托一名教授专程赴北京 就国家大剧院工程的基坑设计给予现场指导。以外， 还率先 提供了多种基于互联网络的服务， 例如常用问题解答 （ D(#? 、 在线诊断、 网上升级、 免费下载 I5#4)"+ /,J#: K5#,)234， D/K） 等。 而在未来基于网络的社会中， 软件的服务将有一个重要 特征： 软件产品与服务融为一体。例如在线计算、 查询， 直接 通过网络实现该功能， 即软件本身就是以服务的形式存在。 这样的 一 种 商 业 模 式 被 称 为 应 用 服 务 提 供 商 （ /’’"219)234 。网络技术在土木工程的应用不仅表 /*>） *#(L21# >(3L2:#(， 现在对庞大的信息源的共享使用上， 还表现在利用网络进行 数据的协同处理 （如分布式计算） 、 远程通讯和综合管理等。 在信息的施用方面， 通过互联网络， 人们可以远程控制工程， 实现土木工程的自动化和智能化。在其它领域， 目前人们正 （ ./>>） 在进行基于 -4)#(4#) M -4)(94#) 的计算机辅助工艺设计 刚刚开始了应用于 -4? 和 0** 的应用研究。而在土木工程， （ .9,# 7 89,#: 6#9,3424;， 的专家系 .<6） )#(4#) 的基于范例推理 统等的研究。这些研究要求把土木工程与人工智能以及网 络技术融合在一起， 在技术上有较大的难度， 但是符合软件 由计算向设计转化， 由离线向在线转化的趋势， 因此是土木 工程软件的发展方向。
岩土工程界
第四卷
第 $" 期
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岩土工程软件的发展方向
杨 敏 肖 珂 张俊峰
（同济大学教育部土木信息技术工程研究中心， 上海 !"""#!）
〔摘 要〕 通过对岩土工程软件现状的分析和对土木信息技术的介绍， 并结合同济启 明星的发展， 指出岩土工程软件的发展方向。 〔关键词〕 岩土工程 软件 土木工程信息技术 同济启明星 随着计算机在土木工程领域的广泛应用， 岩土工程软件 也有了突飞猛进的发展， 这些年更是逐步走向成熟， 主要表 现在以下几个方面： ! 关于岩土工程科学计算与相关应用软件开发的研究 正在成为有关院校和科研单位的重要研究内容； 北京理正等专业级软件开 ! 涌现出诸如同济启明星、 发商， 它们的出现迅速推动了整个软件市场的成熟； ! 岩土工程软件不论是在应用范围还是在使用水平上 都有了飞跃， 已经成为许多工程设计人员必不可少的工具。 现有的岩土工程软件在一定程度上已经能够比较好地 满足工程设计人员的需要， 但是作为岩土工程软件开发商， 必须思考一个问题： 岩土工程软件的未来发展方向是什么？ 理的技术。在解决某个具体工程问题时， 首先要采集信息， 然后根据一定的原理进行加工， 并根据加工结果付之实践。 现代社会的发展要求人们不断从天空、 地下和海洋开拓人类 生存空间， 土木工程功能化、 城市立交化、 交通高速化， 以及 改善综合居住环境已成为现代土木工程建设的特点。这要 求不断提高对土木工程相关信息的处理能力和水平， 但是传 统的土木工程在信息处理的各个环节都存在严重的不足， 因 此有必要用新的信息技术加以改造， 创造出适合于土木工程 的信息处理手段。图 $ 从信息的角度描述了一个常见的土 ［$］ 。 木工程传统设计过程
综上所述， 土木工程信息技术的未来发展方向是一整套 的土木工程信息化解决方案。作为专业软件开发商， 要根据 市场需求和形势的发展不断提高土木工程信息技术研究与 开发水平。同济启明星作为土木工程信息技术的倡导者和 开拓者， 已经在这一领域取得了较大的突破。我们希望更多 的集体和个人加入到这个行列， 为中国建设行业的信息化多 做贡献。 参考文献 肖珂 F 试论土木工程信息技术的发展趋势 F 同济 〔B〕 杨敏， 大学学报， !AAB F 〔!〕 杨敏， 任红林 F 岩土工程计算机技术的发展展望 ［ N］ F 岩土工程界， （ ） ： !AAA G O P BA F 第一作者通讯地址： 上海市四平路 B!GO 号同济大学， 教育部 土木信息技术工程研究中心 邮编： !AAAO!
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土木工程信息技术
为提高岩土工程软件水平， 软件开发商必须进行持续的 技术研究， 而这种研究不应该仅仅局限于软件开发技巧， 而 更应该从土木工程信息技术的角度展开。本文作者在多年 从事土木工程信息化研究与应用的基础上， 于 !""$ 年正式 提出土木工程信息技术的概念。 土木工程信息技术是土木工程学科与信息学科的结合， 是开展土木信息工程研究的主要工具。从信息论的角度考 察， 土木工程的种种技术都可以看作是对这一领域内信息处