摘要：人工智能作为新一代产业变革的核心驱动力，是全面提高土木工程领域数字化、自动化、信息化和智能化的重要方法。为全面了解人工智能在土木工程中的发展及应用，定性分析了人工智能的基本研究领域，定量分析了人工智能在土木工程设计、制造、养维护阶段的研究现状，利用CiteSpace 可视化工具深入挖掘人工智能在土木工程中的存在问题、发展瓶颈和研究趋势，并给出相应的解决办法及研究思路。

关键词：土木工程;人工智能;智能设计

建筑业是中国国民经济的重要支柱产业，随着土木工程建设项目的不断增多，中国基础设施逐步完善，城镇化水平稳步提升。然而，在建筑业高速发展的同时，行业信息化水平较低、生产方式粗放、劳动生产率不高、资源消耗量大、科技创新能力不足等一系列问题愈发突出，为实现土木工程行业的高质量发展，将人工智能技术应用于土木工程设计、建造、养维护的全生命周期中，深刻变革土木工程发展，全面提升土木工程行业的数字化、自动化、信息化和智能化。

目前，人工智能技术为建筑设计、生产建造及，养维护等阶段提供了新方法，在一定程度上实现了土木工程建设项目的智能化。但人工智能技术在土木工程领域的应用还未能全面普及，随着物联网、云计算、大数据等相关科技产业的迅猛发展，将为实现智慧、绿色、可持续的土木工程建设项目带来更多机遇和挑战。

1人工智能在土木工程中的研究现状

人工智能在土木工程领域的交叉研究主要体现在智能设计、智能建造和智能养维护这3个方面。

1.1 智能设计

（1）城市规划设计;城市规划是指对城市发展进行规范、对城市布局进行研究、对城市建设进行部署，合理的城市规划是确保城市有序发展的前提。将人工智能技术应用到城市规划中被视为该领域的标志性变革，使用人工智能技术处理分析影响城市规划的环境地质条件、人与交通行为等客观，因素，进行人工智能模式下的规划设计，规避可能出现的规划错误，从而实现智能规划。

（2）专家系统;专家系统（Expert System）主要应用于早期的人工智能结构设计中，属智能计算机程序系统，该系统包含了土木工程领域专家水平的知识与经验，以人工智能来模拟专家的决策过程，从而解决领域内需要专家决定的复杂问题。

1.2 智能建造

智能建造是指将信息化、自动化、智能化与工程建造过程高度融合的建，造方式，主要包括：施工现场智能管理、BIM、数字李生、3D打印和智能机器人等。

（1）施工现场智能管理;传统的施工现场管理大多采用人工监察，存在效率低、排查慢、预防性差等问题，利用人工智能技术对施工现场进行智能识别、智能排查、智能报警，有效避免各种违规行为实现施工现场的智能管理。

（2）BIM建筑信息模型是以建设项目信息数据为输入，通过整合建筑数据实现建筑信息的共享传递，是建设项目物理设施和功能特性的数字化表达（58。运用，BIM技术可有效排查图纸设计错误、降低方案优化成本、缩短施工工期、提高项目效益。

1.3 智能养维护

智能养维护是通过智能监测设备将远距离建筑或设施的健康数据连续不断的提供给数据处理智能系统，由智能系统发出养维护指令并提供数据分析结果。近年来，越来，越多的专家学者从视觉驱动和数据驱动这两方面进行智能养维护研究，极大促进了养维护阶段的智能化发展。

2 人工智能在土木工程中的应用研究

人工智能在土木工程领域有着广泛的研究与应用，为建筑设计、生产建造、结构养维护提供了新理念、新方法，而在实际建设中，考虑到生产造价建造技术、人员配备等因素限制，人工智能在土木工程领域的应用还未能全面普及。综合考虑人工智能在土木工程领域的研究现状，利用文献分析工具，对中国知网数据库刊载的人工智能与土木工程的相关文献情况及研究热点进行可视化分析，总结中国研究现状、探索目前研究热点、发现未来研究趋势，并针对存在的问题提出发展建议，为人工智能在土木工程领域的相关研究提供参考。

2.1人工智能在施工阶段运用

3D打印技术、机器人及传感器等广泛应用在施工阶段。在建筑领域，丁烈云21总结国内外已有建筑3D打印技术的相关研究，并依据使用材料和打印工艺归纳出建筑3D打印技术方法。该项技术不仅显著地加快施工进度，节省建筑材料，减少人力成本，还能循环使用建筑垃圾，实现绿色智慧建造。同时，随着机器人深度的研发和普遍的使用，以及5G高带宽、低时延和高可靠的特点，各种功能类型的机器人在施工过程中逐渐替代人工操作。比如，上海西岸池舍艺术馆项目13中，施工现场采用自动砌砖机器人、数模控制的钢筋网铺设和焊接机器人、无人操作的挖土机等，这些自动或智能加工建造既可以显著提升建筑质量，极大地节省加工及建造过程中人力成本的开支，又能提高复杂形体加工的精度和效率。

另外，我国正在全面建成北斗卫星导航系统，实现全球范围覆盖。传感器和北斗卫星的结合使人们方便准确地定位目标，及时获取相关信息，进行实时的分析，准确地了解施工现场的情况，保障建筑设施的性能、保证工序正确，实现各个模块的实时追踪和检查，从而帮助人们及时地发现并解决问题。

2.2人工智能在运营阶段运用

在运营阶段可以使用无人机、计算机视觉、深度学习等技术完成建筑监控预测和维护工作。基于5G的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，能及时更新实时道路信息，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。比如，武汉爆发新型冠状病毒疫情后，火神山、雷神山医院的建设期间，就采用5G监控和无人机技术，全国有8000多万人，通过网络直播进行“云监工”。这是中国第一次在工程现场进行不间断直播，也是第一次在建设医院的同时建设5G网络，实现设计单位、建设单位、施工单位等多方监工，实现远程会诊和远程会议。两所医院工程建设规模宏大，采用场外模块化建设，场内集成化组装，创下仅十天竣工的中国速度。

计算机视觉技术是人工智能中的个重要领域，研究如何让机器学会看懂并理解现实世界，具体是指通过摄像机或计算机代替人眼对目标进行识别、跟踪、测量、恢复等任务处理，进一步获取其中包含的信息。在土木工程领域，计算机视觉技术对裂纹识别、位移测量、模态参数识别、车辆荷载识别等众多方面发挥着不可替代的作用。

结束语

综上所述，人工智能技术在土木工程领域有着重要的应用。在建筑全生命周期，人工智能为建筑规划、设计、施工及运营阶段提供新的方法，更好地实现土木工程项目的建设，进一步推进智能化、自动化的发展。人工智能在土木工程领域的应用现在还处于初级阶段，但随着我国互联网、人工智能、大数据、云计算、5G及移动设备等相关科技产业的迅猛发展，将为实现智慧、绿色、可持续的土木工程建设项目带来更多的机遇和挑战。

参考文献：

[1] 任野兵. 人工智能在土木工程中应用的探讨[D]. 上海交通大学， 1998.

[2] 姜绍飞， 刘之洋. 人工智能及其在土木工程中的应用[J]. 四川建筑科学研究， 1997（1）：4.

[3] 李兴盛， 庞立元. 人工智能及其在土木工程中的应用[J]. 工业C：00069-00069.