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1、精选优质文档-倾情为你奉上宁波理工学院土木工程中的人工智能姓名 徐昊铖 陈康锋 学号 专业班级 道桥151 道桥162 学院（系）土木建筑工程学院完成日期 2017年6月20日课程名称 人工智能导论土木工程中的人工智能 组员：道桥151徐昊铖 道桥162陈康锋一、人工智能综述人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。 人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、
2、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。 人工智能是对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。人工智能是一门极富挑战性的科学，从事这项工作的人必须懂得计算机知识，心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。但是我们更为平常的理解可以是：给人们
3、减轻体力活动，更加快捷、安全的一个智能的系统。它可以帮助人们完成人们认为无聊重复、高危险、高难度的工作的东西。总之，我们就可以理解成为它是一个万能的“机器人”，然后帮助我们干我们不想干的事情。二、 人工智能之未来篇（1）未来五年人工智能将导致千万人失业？人工智能技术的崛起将导致“失业潮”的发生已基本成为行业的共识。“世界经济论坛”2016年年会，基于对全球企业战略高管和个人的调查发布的报告称。 未来五年，机器人和人工智能等技术的崛起，将导致全球15个主要国家的就业岗位减少710万个，2/3将属于办公和行政人员。莱斯大学计算机工程教授摩西瓦迪近日同样表示，今后30年，电脑可以从事人类的所有工作，
4、他预计，2045年的人类失业率将超过50%。创新工场董事长兼首席执行官李开复表示，这些强大的机器带给人类的“下岗潮”还不是最可怕的，因为这些机器会产生巨大的商业价值，养活着这些下岗者，进而养活着人类。人类最应该担心的是“人工智能”机器真正可能带来的危机，不是奴役人类，而是让人类丧失斗志，无所事事。（2）未来人工智能只有“智商”没“情商”？如果你认为人工智能只能完成高超的逻辑思考，而不会理解人类的情感情绪，包括喜、怒、哀、乐、爱、恨、贪、痴，那就错了。事实上，越来越精准的图像、声音和面部识别系统均能让计算机更好地探查人的情感状态。三、 人工智能应用之土木篇随着地理信息系统技术的发展, 软件功能日
5、趋多样化, 其应用范围也由传统领域扩展到其它越来越多的新兴或交叉学科目前, 技术己经开始逐步融入并推动着土木工程大学科中若干重要领域的进一步发展。从一定程度上讲, 的应用模式正在逐步影响和改变着土木工程师惯有的思维方式。（1）应用之制图方面例如，Arch2010就是一款基于AutoCAD20022010平台的，专为建筑设计工作而量身打造的CAD系统，它集人性化、数字化、可视化、参数化、智能化于一身，将建筑构件作为最基本的设计单元，采用了非常先进的自定义对象核心技术，实现了二维图形与三维模型的同步此类系统的使用让筑设计师再也不必趴在桌子上完成绘图工作，让他们的创意和设想能够得到更完美的发挥和实现
6、。工程图档也不再是以往那种抽象的线条堆积，而是通过数字化技术转化成了直观的、可视的建筑模型，真正实现了系统界面人性化、构件创建参化、构件关联智能化、设计过程可视化。在实际工作中的好多工作, 虽然不是GIS领域的内容, 但是都需要或多或少地进行图像的拼接处理。在这类工作中, 对图幅地理参数要求不高甚至不做要求, 如果能引入GIS软件, 借助其强大的图像生成或校正功能, 亦能达到准确、快捷的效果。 土木工程专业每年学生的毕业设计都要进行施工图纸的绘制, 尤其是道路桥梁专业的学生。指导老师一般会提供示例图纸供学生参考, 鉴于道路桥梁或者生命线工程的施工图纸比较狭长, 常常需要用A4的扫描仪扫描2到4
7、次方能扫全。况且扫描后无法在计算机中用AutoCAD描图, 关键问题就是图纸的接边不好处理, 以及扫描时图纸的变形、位置的倾斜等；即使能操作photoshop的学生, 图纸接边亦不能做到很精确。后来经笔者建议,尝试将图纸扫描后用GIS软件进行拼接, 只需事先选好相邻扫描图的重合关键点即可, 然后再在AutoCAD中以拼接后的图件为底图进行绘制, 方便快捷地解决了这个问题, 拼接效果很好；同时也给土木专业的学生提供了GIS处理问题的思路, 达到了良好的效果。（2）应用之地理信息系统 地理信息系统是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，基于其能快速、方便地管理海量数据的特点，
8、已经被广泛应用于资源开发、环境保护、城市规划建设和灾害监测与评估等领域。它是在计算机硬件和软件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间 信息系统长期以来，人们普遍使用模拟地图来存储和查询空间信息地图和描述地图信息的文献著作的结合，可视为一种模拟的地理信息系统这种模拟地理信息系统的使用存在一些缺点。工程地质勘察行业中引入GIS技术, 旨在利用GIS强大的数据管理和空间分析功能,对以各种图件、图像、表格、文字报告为基础的单个工程勘察项目或区域地质调查成果资料以及基本地理信息, 进行一体化存储管理。在此基础上可以进行
9、二维地质图形生成及分析计算, 并能够利用钻孔数据建立区域三维地质结构模型, 采用三维可视化技术直观、形象地表达区域地质构造单元的空间展布特征以及各种地质参数, 建立集数字化、信息化、可视化为一体的空间信息系统, 为相关部门提供有效的工程地质信息和科学决策依据。目前, 国内将GIS技术和工程地质勘察业务相结合, 对应用于工程地质勘察行业的GIS软件也成为软件研发的新领域, 如有武汉中地公司的MapGIS工程勘察GIS信息系统、理正勘察系列软件等。 典型的工程勘察GIS系统由以下几个功能模块组成： 1、数据管理。数据管理模块主要实现对地理底图、工程勘察所获取的资料和成果的录导入、转换、编辑、查询等
10、功能。其中数据建库可根据需要建立地理底图库或者工程勘察数据库,以实现对海量数据的方便输入、存储和编辑而基于GIS强大的数据管理功能, 工程勘察GIS软件能方便实现诸如钻孔相关的试验表属性数据与图形数据的关联存储功能、各种三维地质模拟结果和成果资料的存储管理功能、对多种成果图件及统计分析表单的快速查询功能等多种工程勘察信息管理功能。 2、工程地质分析及应用 该模块基于GIS中数一模联动和空间分析功能, 能够实现：（1）生成与钻孔相关的钻孔平面布图、土层柱状图、岩石柱状图和工程地质剖面图等基本图件；（2）根据离散钻孔点生成等值线, 比如地层层厚、层底层顶深度等值线、基岩面等值线、地下水位等值线。（
11、3）根据试验数据生成各种试验曲线, 如静力触探曲线图、十字板剪切试验曲线、三轴压缩试验曲线图、土的颗粒级配曲线等。（4）与办公自动化OA完美结合根据工程勘察所取得的数据自动生成工程勘察报告。3、三维地质结构建模及可视化 该类模块能够根据用户选定的分析区域内的钻孔分层数据自动建立起能反映该区域地质构造单元地层空间展布特征的三维地质结构模型对于地质条件比较复杂的区域,可通过用户自定义剖面干预建模, 处理夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象。同时可提供对三维地质模型的多种可视化表现功能, 比如生成任意方向切割模型、立体剖面图, 以及三维空间量算功能。4、成果生成和输出 该类模块能对生成的各种二维图件、表
12、格进行方便、灵活输出, 以及对三维地质模拟结果静态效果图、漫游图、空间分析量算结果的输出。（3）应用之建筑领域传统的建筑施工管理中，主要是依靠手写、手绘的方式来完成有关施工档案的记录和施工平面图的绘制，而随着人工智能技术在建筑领域里应用范围的不断扩大，综合采用数理逻辑学、运筹学、人工智能等手段来进行施工管理已经得到了认可和普及。目前比较流行的基于C/S环境开发的建筑施工管理系统，已经涵盖了工地管理的方方面面，主要包括员工管理模块、分包合同管理模块、固定资产管理模块、供应商管理模块和财务管理模块、施工日志管理模块、员工考勤管理模块与工资挂钩细化了对分包商和供应商的管理，更加有效地控制材料进出，供
13、应商和分包商以及员工的管理真正实现了工地物流、资金流和业务流“三流合一”。 另外，建筑施工管理系统的数据库也非常强大，具有极为强劲的数据处理和储存能力，不仅性能稳定，升级和日常维护也非常的快捷方便。另外，针对建筑施工人流复杂、密集的特点，系统还相应设置了权限管理功能，保障了施工管理数据的安全和准确性。人工智能技术在混凝土强度预测分析中也开始广泛应用。对于建筑施工来说，28天抗压强度是衡量商品混凝土性能的重要指标。如能在短时间内预测到其28天强度值，就可以对混凝土质量进行控制。传统的混凝土预测方法通常为基于数理统计的线性回归方法。然而对于商品混凝土来讲，由于掺入了大量的粉煤灰，其抗压强度的大小和
14、混凝土各组成材料之间呈高度非线性关系，采用通过回归得到的线性函数并不适用。因此将人工神经网络技术引入到混凝土性能预测领域。天津大学的赵胜利比较了3种不同输入模型的RBF网络的预测效果并与传统的BP网络模型进行比较，提出的RBF网络模型具有很高的预测精度和较强的泛化能力，可作为商品混凝土性能分析的一种新型有效的方法。（4）其他应用方面传统的GIS在二维方面发展较为成熟,它本质上是基于抽象符号的系统,不能给人以自然界的原本感受。土木工程在三维方面需求较多,二维GIS难以满足需要。随着图形学理论、数据库理论技术以及计算机虚拟现实技术的进一步发展,加之应用需求的强烈推动,三维GIS的出现和发展现已成为
15、可能。与二维GIS相比, 三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受,它以立体造型技术向用户展现地理空间现象,不仅能够表达空间对象间的平面关系,而且能描述和表达它们之间的垂向关系;三维GIS的发展,将对土木工程的发展提供一个有力的工具。MAGIS三维可视地理信息系统是武汉适普软件有限公司自主开发的一套以数字正射影像 (DOM) 、数字地面模型(DEM) 、数字线划图(DLG)和数字栅格图(DRG)作为综合处理对象的虚拟现实管理GIS系统。它分为两大部分:三维地理信息系统和平面图形编辑系统。通常,二维图形在平面编辑系统中经过编辑整形后,即可输出到三维系统中进行三维实体的重建和管理,用户可对其
16、进行查询分析、属性定义以及各种可视化操作和图形输出等操作。 MAGIS是基于4D 产品的三维可视化地理信息系统,它将常规的二维数据模型推广到三维空间,不仅能实现三维数据的可视化,而且为用户提供了强大的交互操作工具。在这个三维环境里,用户可以真实地重现或创建各种复杂的三维形体如地貌、地物等,并为进一步的空间决策服务。MAGIS的空间查询与分析功能突破了二维和2. 5维的概念,可以直接从三维模型上选择目标进行分析和查询,如面积、周长、距离、体积和剖面等,可以直接在透视图空间进行各种空间查询与决策分析。1、区域土方量的计算 在大型工程设计中首先要估算施工的土石方工程量,常规的方法是在地面上布置适当点
17、距的规则格网,实测每个格网的高程。设计高程与格网点实测高程的较差,就是这个点的挖填方高度。然后通过线性内插,在格网上划定挖、填方量。分别累加所有格网的挖方和填方,若两者不平衡,就需要调整地面设计高程,再次计算,直到区域挖填方量的差值不超过预定的阈值为止,工作相当繁琐。在三维GIS中,该工作就容易得多。在三维GIS中,可以建立数字高程模型(DEM) ,根据DEM, 采用公式计算土方量。2、道路设计 在三维GIS中,可以方便地进行道路设计。根据设计的道路线在DEM 上生成道路并计算出修建此条道路需要开挖和回填的土石方量。实现过程如下:选择设计轮廓线(道路的中心线) ,系统将弹出对话框,要求用户输入
18、设计参数,参数包括路面宽度、缓冲带宽度、中心线加密点数和DEM 在X、Y方向上的加密网格间距。中心线加密点适用于道路设计线上点比较少需要计算加密的情况,DEM的加密网格间距适用于DEM网格较稀疏的情况下,使用网格间距加密可以使计算出的土石方工程量结果更准确。3、淹没分析 淹没分析是水利工程前期选址中最重要的分析项目之一。利用GIS技术与水动力水文模型相结合,再根据数字高程模型DEM提供的三维数据,来预测、模拟显示洪水淹没区,并进行灾害评估。其重要性不言而喻,这不仅涉及到直接的淹没损失,还与移民安置、周边或沿线的生态环境影响评价有密切的关系。按照规划设计方案中工程的设计淹没水位,会对工程周边的影响区域形成一定范围的淹没区,对于如水库等静止水体形成的淹没区一般水流缓慢,水面比降小,可近似为水平平面。对于其他大型水体形成的淹没区,如水面高程相差较大可采取分片或作为倾斜平面处理。淹没区计算按公式逐一进行判断。4、淹没分析内容包括淹水范围和淹没深度,以及对受淹土地类型、基础设施、居民财产、影响人口等的分析,同时还可以计算库容及库容曲线。四、总结 人工智能的快速发展给我们生活带来的一系列变化让我们有些无所适从，但是工智能的发展总体上属于不可逆转的好事，千万不可因其替代了部分劳动岗位而将其视为洪水猛兽。相对于劳动岗位，让更多的人更好的生活不正是当初人工智诞生能的原因吗？专心-专注-专业