摘要：随着人工智能技术的飞速发展，其在土木工程领域的应用日益广泛。人工智能技术为土木工程学科的发展带来了新的机遇，深度融合设计、建造和养护的全生命周期，深刻变革土木工程科学、技术与工程的发展。因此，分析人工智能在土木工程领域中的应用进展及其意义。

关键词：人工智能；土木工程；应用进展

引言

随着科学技术的不断进步，土木工程领域也出现了越来越多的智能化施工技术，如无人机、BIM、机器人和自动化、物联网和传感器以及虚拟现实和增强现实等技术。这些技术的出现为土木工程行业带来了新的机遇和挑战。当前，人工智能施工技术在土木工程中的应用还存在诸多问题，技术人员需要进一步加强研究。

1人工智能在土木工程中应用的意义

对于土木工程而言，现代土木工程与现代工业是密切结合的，但其基础设施的机械化、自动化、智能化和信息化的程度还较低，很多工作还是要人力资源来完成。而在科技高度发达、智能化程度高的未来，人工智能技术必将渗透于人类社会活动和生产活动的各个方面，人类大规模体力劳动和恶劣环境下的工作必将被机器或机器人所取代。建筑智能化建设顺应了建筑业转型、精细化时代的需要，是推进新型工程建设的重要举措。传统建筑技术的转型升级是世界范围内的热门话题，各国都提出了建筑产业化等行业长远发展的愿景。我国应充分探索形成中国模式和经验，积极应对新一轮科技革命和产业变革，支持服务创新引领发展，引领全球工程教育。因此，为形成基于中国基础设施优势的强大智能建设模式，在土木基础设施领域，必须及早引入人工智能技术，让人工智能技术与土木基础设施规划、设计、建造等工作全方位融合，才能推动土木工程的发展，实现土木工程的跨越式进步。

2人工智能在土木工程应用中存在的问题

2.1数据质量和可用性

人工智能算法的性能在很大程度上取决于输入数据的质量和可用性。在土木工程领域，数据来源可能存在噪声、缺失值和不一致性等问题，这可能导致算法输出的不准确。因此，针对土木工程应用，如何有效地处理和清洗数据，提高数据质量，成为人工智能应用的一个关键问题。

2.2技术成熟度方面的问题

由于人工智能技术相对较新，相关技术规范还在不断发展和完善。缺乏统一的技术规范，使人工智能技术的应用和推广较为困难，同时增加了技术应用的风险。土木工程中各子系统和设备的互联互通是人工智能技术得以有效应用的前提。然而，不同供应商和厂家的设备存在兼容性问题，限制了技术的整合应用。人工智能技术的有效应用还依赖设备的稳定性。如果设备存在故障或运行不稳定，也会影响技术的应用效果。

2.3工程人员问题

应用人工智能技术不仅需要先进的工具，还需要具备专业知识的技术人员来操作和维护工具。然而，当前土木工程领域相关技术人才匮乏，这也在一定程度上阻碍了施工单位引入人工智能的步伐。另外，人工智能技术的引入可能导致施工团队的工作流程发生变化。

2.4数据隐私和保护

随着人工智能在土木工程领域的应用，大量敏感数据被用于训练和应用模型。如何确保数据隐私和保护，防止数据泄露，成为一个关键问题。针对这一问题，研究人员需要探讨适用于土木工程领域的数据加密、脱敏和隐私保护技术。

3人工智能在土木工程领域中的应用

3.1结构智能设计

在土木工程设计领域，人工智能技术如深度学习、神经网络和优化算法等被广泛应用于结构分析、计算和优化。这些技术可以有效地提高设计效率和准确性，降低设计成本。此外，人工智能还能够实现对复杂结构的高效建模和仿真，为创新设计提供有力支持。在工程结构安全评估方面，人工智能技术可以辅助专家系统进行风险评估和灾害预测，提高工程安全性能。

3.2在工程材料中的应用

工程材料是组成建筑物的最小单位，也是影响建筑功能的重要因素。随着人工智能算法的发展和普及，国内外已有不少专家学者将机器学习和智能优化算法等人工智能算法应用于混凝土技术的研究中。通过将人工智能技术与混凝土配合比设计相结合，可以建立基于机器深度学习和最优化算法的混凝土配合比优化模型。相比于传统的混凝土配合比设计方法，利用人工智能建立的混凝土配合比优化模型不但在力学性能、材料性能分析方面更加精准，还可以节约大量的建模人工成本和计算时间成本。同时，人工智能还可以通过对大量配合比数据的深度学习，进一步优化混凝土配合比模型，实现混凝土配合比智能、精准设计。

3.3智能施工

人工智能已逐步融入土木工程施工全过程中，主要包括建筑机器人、BIM+AI、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等。建筑机器人可增加施工安全性，提高施工效率，降低工程造价。常见的建筑机器人有无人机、砌砖机器人、装修机器人、质量检测机器人、巡检机器人、拆除机器人等。近年来部分建筑机器人产品已陆续走出实验室，但由于精度不足、抗干扰性差及控制系统不够理想等缺陷，商业化进程仍较为缓慢。BIM与人工智能的融合可充分发挥两者的技术优势。随着人工智能技术的持续融入，零散的施工环节将得到有效的重组与整合。未来的施工现场必将朝着更加高效、绿色与安全的方向转变。

3.4智能维护

人工智能技术在土木工程的运营和维护方面也能发挥重要作用。在工程成果验收方面，可以通过机器人来完成。机器人到达现场后，可通过激光雷达对工程建筑物进行扫描，以3D的形式呈现在系统中，与原有模型进行对比，以找出其中的问题。同时，其还可通过超声波对地板厚度等进行检测，全方位保障工程的安全和质量。之后，机器人会通过通信系统联系甲方，实时传送现场画面，让客户对整体工程做一个判定。这时候，机器人就是一个通信介质，乙方可通过机器人与甲方进行直接的交流。在验收过后的维护方面，可以用无人机和机器人来代替，从内到外、从上到下对工程进行检修和维护。在土木工程后期的运营阶段，人工智能可负责建筑物的监控和维护工作，可以利用无人机、计算机视觉、深度学习等技术来完成。例如无人机在土木工程领域视觉监控建设和运行方面的应用具有巨大潜力。无人机通过搭载不同类型的传感器，可以快速获得大量拍摄区域的高精度、大比例高清图像，生成三维模型，能及时更新实时工程信息，为紧急救援提供更准确快速的实时信息，以协助相关部门迅速准确地制定出最佳的应急和处置方案。

3.5智能防灾

在自然灾害和人为灾害面前，人工智能可以为土木工程提供有效的预警、防范和应对措施。通过大数据分析、遥感技术和机器学习算法等手段，人工智能可以实现对灾害风险的快速评估和预测。此外，人工智能还可以应用于应急预案的制定和优化，提高灾害应对能力。在地震、洪水等灾害发生时，人工智能可以帮助进行灾害损失评估和救援资源调度，为灾后重建提供支持。

结语

目前，人工智能已初步融入基础设施生命周期的各个阶段。为了更好地推进人工智能对土木工程的智能化、信息化改造，可从以下几个方面入手：推进人工智能算法的优化升级，研发具有更好的人机交互能力的设计工具，提高人工智能交互协作能力。加强基础研发能力及创新能力，开发具有自主知识产权的国产软硬件，突破智能建造关键技术瓶颈。建立信息技术与土木工程深度融合的沉浸式人才培养模式，培养“AI+土木”高素质复合型人才。

参考文献

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