土木信息工程在工程全寿命期中发挥越来越重要的作用，已快速发展为推动传统土木工程发展的核心驱动力，正在全面重塑土木工程产业链，催生土木工程新业态的形成。

土木信息工程的研究对象是土木工程设施从规划、勘察、设计、施工建造、维护养护到拆除的全寿命期过程中产生的数据，其应用覆盖土木工程全域。土木信息工程的核心研究内容细分为6个部分，即土木信息采集、土木信息传输、土木信息处理、土木信息表达、土木信息分析和土木信息服务。

一般，土木工程全寿命期中不同阶段所产生的数据分为基本数据、规划数据、勘察数据、设计数据、施工数据和运维数据。进一步地，依据数据来源，可分为设计数据和自然数据（如变形监测数据）；依据数据特性，可分为静态数据和动态数据；依据数据的形式，可分为数字、文档/文本、HTML、图形、图像和音频/视频、模型等；依据数据的格式，可分为结构化数据（由二维表结构来逻辑表达和实现的数据，通过关系型数据库存储和管理，如有确定格式的文本、数据库）、半结构化数据（不符合关系型数据库关联起来的数据模型，但包含相关结构化解析信息的自描述结构，数据的结构与描述内容混合，如二/三维模型、CAD图纸、XML文件等）和非结构化数据（数据结构不规则或不完整，没有预定义的数据模型，不便于用数据库二维逻辑表表现的数据，如所有格式的文档/文本、HTML、图像和音频/视频、模型等）。

土木信息工程除涉及土木工程外，还与地球物理工程、机械工程、计算机科学、数学等密切相关。相关的技术手段有传感技术、遥感技术、数字照相技术、三维激光扫描技术、光纤监测技术、卫星定位技术、物联网技术、地球信息系统技术、5G技术、数值分析技术、数据库技术、数据挖掘技术、人工智能技术、可视化技术、云计算技术、并行计算技术、BIM技术、虚拟现实技术、数字孪生技术、信息安全技术等。具体的土木工程对象有房屋建筑、道路（含地下道路）、轨道、机场跑道与航站楼、桥梁、隧道、地铁与轻轨、地下街与地下综合体、停车库、变电站、市政地下管线、综合管廊、输变电线塔、水电大坝、风力发电塔、码头与堤岸、防洪堤、矿井、输油与输气管道、储油/气罐、民防设施、军事设施等。

土木信息工程起源于计算机在土木工程计算中的应用。20世纪40年代中期，随着计算机的出现，人们开始将计算机技术应用于复杂结构设计分析中，并取得较为精确的计算结果；60年代开始，发达国家尝试将计算机用于路面的计算机辅助勘察设计等土木工程中；80～90年代，计算机、通信、互联网、自动控制等技术得到迅速发展，计算机辅助设计技术（CAD）逐渐在土木工程设计领域得到普及，各类信息采集技术、可视化技术、信息分析技术，以及基础设施管理系统和资产管理系统相继开发应用；90年代以来，以地理信息系统（geographic information system; GIS）、建筑信息模型（building information model; BIM）、三维可视化建模等数字化技术在土木工程领域广泛应用，大大加速了土木信息工程的诞生。

现阶段，越来越多的土木工程从业人员意识到，在面对土木工程项目全寿命期内产生的海量数据时，传统的数据采集、传输、处理、表达、分析手段已捉襟见肘。随着3D打印、物联网、5G、云计算、边缘计算、大数据、人工智能、数字孪生、区块链等新一代信息技术的兴起与发展，土木工程的智能规划和设计、智慧工地、智慧运维、智能防灾等新业态逐步得到落实，这也推动了土木信息工程学科的最终形成。

土木信息工程同时具有土木工程和信息工程的一般特征，具体如下：①数量大。土木工程活动的每个阶段涉及和处理大量的信息。例如，为开展土木工程设计，需要进行工程地质和水文地质勘察、调查并确定使用需求；在设计过程中，会产生大量图纸信息、文本信息和模型信息；在施工过程中，需大量采集质量、安全等方面的信息，以保证施工的正常进行，其中的监测信息一般使用传感器采集，随时间变化会大量产生。②个性强。土木信息工程具有显著的土木工程专业的特征，每个工程都具有自己特定的环境条件、设计条件、使用条件和运维条件。相应地，每个工程的信息有较大不同。③实时性、远程性和互动性显著。土木工程信息涵盖规划、勘察、设计、施工和运维等各阶段，相互间存在着包含、依赖、继承、更新、导出等关系。以建筑施工信息为例，施工过程涉及的信息体现为设计数据和施工图、各种检查数据、整改检查数据、复核数据，彼此之间存在不同的关系，而施工图又对应于不同设计变更的图纸版本等。④知识经济特性鲜明，核心生产要素是土木工程的各类信息、技术和知识。⑤呈现出智能化、网络化的工作方式。

土木信息工程的基本内容包括工程全寿命期的土木信息采集、传输、处理、表达、分析和服务6大部分。①土木信息采集，基于数字照相、激光扫描、光纤监测、卫星定位、工程遥感等信息采集技术。②土木信息传输，包括网络传输、接收、集成、交互和共享等技术。③土木信息处理，包括多源异构信息融合、数据标准化、时空数据库构建、数据共享和数据索引技术等。④土木信息表达，包括计算机仿真、信息可视化、虚拟现实、增强现实、混合现实、三维打印、BIM建模等。⑤土木信息分析，包括数字-数值一体化分析、土木人工智能分析、土木大数据分析、土木空间分析、多维度模拟分析、建筑物理性能分析、施工动态反馈分析、工程风险分析、建养一体化分析、预警分析、决策分析等。⑥土木信息服务，包括土木信息管理、数字化服务、智能化服务、智慧化服务等。

围绕土木信息工程的基本内容，其发展趋势包括：①自动化与高效的信息采集技术，如无人机图像采集、人工智能图像识别技术。②信息通过网络快速传递、接收、集成、交互与共享等技术。③土木工程大数据的处理技术包括数据质量控制技术、云存储等。④精细逼真的土木信息表达，包括虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）、混合现实技术（MR）、移动端展示。⑤深度的土木信息分析，包括数据挖掘、分布式计算、人工智能优化分析等。⑥智慧的土木信息服务。

土木信息工程实现土木工程信息共享，改进、提升和完善了传统土木工程技术手段和施工方法，打破经验性、流动性、地域性等对土木工程发展的限制，科学、合理、有效地提高效率和降低成本，从而形成新学科、新技术和新产业。土木信息工程可提升土木工程企业的装备水平和综合竞争力，加速企业在宏观及微观上管理模式的创新，并极大提高企业的工作效率。土木信息工程极大提高土木工程从业人员的工作水平和效率，深刻影响其工作形式和思维方式，使土木工程管理与技术人员与时俱进，在信息时代更好地发挥创造力和聪明才智，为土木工程建设做出贡献。土木工程领域数字化、信息化同时也是政府改革和建立高效、透明管理机制的催化剂。

土木信息工程既是中国土木工程建设向数字化转型的现实需求，也是土木工程专业向新发展的必然趋势和战略任务，具有深远的科技变革影响。