人工智能及其在土木工程中的应用
人工智能在土木工程中的应用研究
人工智能在土木工程中的应用研究一、引言随着人工智能技术的迅速发展和普及应用，其在各个领域取得了显著的成果。
土木工程作为工程学的一个重要分支，现在也逐渐开始利用人工智能技术，提高工程设计、施工和运营的效率和质量。
本文将探讨人工智能在土木工程中的应用，并展望其未来的发展前景。
二、智能设计在土木工程的设计过程中，人工智能可以应用于优化设计、参数选择和决策支持等方面。
通过使用人工智能技术，可以实现大规模结构的参数优化，从而降低工程成本、提高结构安全性。
另外，基于人工智能的专家系统可以对土木工程进行评估和诊断，帮助工程师在设计过程中做出正确的决策。
三、智能监测土木工程的监测是保证工程安全的重要环节。
人工智能可以应用于监测数据的实时处理和分析。
通过使用机器学习算法，可以对大量的监测数据进行自动识别和分类，从而实现对工程状态和健康状况的及时监测。
此外，人工智能还能够自动预测结构的寿命和未来的维修需求，为工程运营管理提供有力支持。
四、智能施工在土木工程的施工阶段，人工智能可以应用于施工过程的优化和安全管理。
通过使用人工智能技术，可以对施工过程进行模拟和优化，提高施工的效率和质量。
此外，基于人工智能的风险评估模型可以帮助工程师识别施工过程中的潜在危险，并采取相应的措施来保证工人的安全。
五、智能维修土木工程的维修是保证工程长期运行的重要环节。
人工智能技术可以应用于工程维修的预测和优化。
通过使用机器学习算法，可以对维修数据进行分析，预测结构的维修需求，并提供相应的维修方案。
此外，人工智能还可以应用于维修过程的优化，实现维修工作的智能化和高效化。
六、未来展望尽管人工智能在土木工程中的应用已经取得了一些进展，但仍然存在许多挑战和机遇。
未来，人工智能技术将进一步发展，为土木工程带来更多的创新和突破。
例如，基于深度学习和机器视觉的工程安全监测系统将得到进一步改进，实现对施工现场的实时监控和预警。
此外，通过结合大数据和人工智能，工程师将能够更好地利用历史数据和经验，提高工程设计和施工的效率和可靠性。
人工智能及其在土木工程中的应用
中国科技期刊数据库 工业C2015年62期 69人工智能及其在土木工程中的应用李兴盛1庞立元21.中铁一局集团第二工程有限公司，辽宁 大连 1160232.大连地铁有限公司，辽宁 大连 116023摘要：人工智能技术是研究人类智能和通过计算机技术使某些设备或仪器具有人的智能行为的科学通过利用计算机模拟人的思维、语言、记忆、推理、感知、学习等智能能力，以及延伸人的感觉和大脑功能。
综上这些模拟都反映人工智能及其识别技术最重要的思想和内容，也就是说人工智能及其识别技术学科是用来研究人类智能活动的规律的学科。
本文对人工智能及其在土木工程中的应用进行了阐述。
关键词：人工智能；土木工程；其应用 中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）62-0069-011 土木工程中智能结构控制机理在土木工程中，我们将压电传感器按照一定的方式安装到结构上，对所测得的电信号进行分析，从而获得结构运营状态的各种信息达到对结构进行诊断、监测和评估的目的，使结构成为具有自感知、自诊断的智能结构，我们把这种智能控制归为智能结构主动控制。
地震和强风的作用严重威胁土木工程结构的安全，对智能土木工程结构中主动控制系统的研究是当今土木工程学科中相当活跃的研究领域之一。
智能结构控制系统的振动控制系统主要由传感器、信号处理器、控制器和作动器或耗能器四部分组成，主要是利用仿生学的原理，模拟生物界的方式感知结构内部状态和外部环境，将传感元件和驱动元件集成到结构中，传感器量测到的信号，经信号处理器加工处理，送入控制器，控制器再依据某种智能控制算法做出决策，通过作动器对结构施加指令或调节耗能减振系统的参数实现结构减振系统智能化控制的目的，使具有智能特性的工程结构能够根据环境激励信号和结构响应信号，自适应地实时改变结构的状态，抑制结构在地震动或强风作用下的振动，保证结构的安全采用智能材料结构控制系统，能够真实地体现结构一控制一体化的特征，这种控制系统能在地震这种小确定性动荷载作用下，自动做出主动控制反应，增强了结构系统的抗震能力团将智能材料应用于工程结构振动控制系统中将是实现其智能化的关键环节之一，对传统土木工程的结构设计、建造、维护及使用控制等带来了许多观念的更新。
人工智能对土木工程的影响
人工智能对土木工程的影响随着科技的不断发展，人工智能（Artificial Intelligence，AI）作为一种新兴技术，正逐渐渗透到各个领域，其中包括土木工程。
人工智能的应用为土木工程带来了许多新的机遇和挑战，极大地改变了传统的施工方式和管理模式。
本文将探讨人工智能在土木工程领域的影响，并分析其未来发展趋势。
一、设计阶段在土木工程的设计阶段，人工智能技术可以通过大数据分析、模拟仿真等手段，帮助工程师更快速、更准确地完成设计工作。
通过人工智能算法，可以对工程结构进行优化设计，提高工程的安全性和稳定性。
同时，人工智能还可以根据历史数据和实时监测数据，预测工程结构的损坏和老化情况，为工程维护和管理提供重要参考。
二、施工阶段在土木工程的施工阶段，人工智能技术可以实现施工过程的自动化和智能化。
例如，通过无人机和机器人技术，可以实现对工地的实时监测和巡视，提高施工效率和安全性。
此外，人工智能还可以通过虚拟现实技术，为施工人员提供培训和指导，减少人为失误，提高施工质量。
三、管理阶段在土木工程的管理阶段，人工智能技术可以帮助工程管理者更好地进行资源调配和进度控制。
通过人工智能算法，可以对工程进度进行预测和优化，及时发现和解决问题，确保工程按时按质完成。
同时，人工智能还可以通过智能监控系统，实现对工程设施的远程监控和管理，提高工程的运行效率和可靠性。
四、未来展望随着人工智能技术的不断发展和应用，土木工程领域将迎来更多的创新和突破。
未来，人工智能有望在土木工程设计、施工和管理的各个环节发挥更大的作用，为工程的可持续发展提供更多可能性。
同时，人工智能还将推动土木工程向数字化、智能化方向发展，实现工程建设的高效、节能和环保。
综上所述，人工智能对土木工程的影响是全方位的，从设计到施工再到管理，都将受益于人工智能技术的应用。
随着人工智能技术的不断进步，相信在不久的将来，人工智能将成为土木工程领域的重要支撑，推动行业的持续发展和进步。
人工智能技术在土木工程领域的应用
人工智能技术在土木工程领域的应用1. 应用背景土木工程作为一门研究土地、土石材料、结构设计、建筑施工等的工程学科，对于建筑物和基础设施的建设与维护起着重要的作用。
然而，传统的土木工程项目通常需要大量的人力和物力投入，而且常常需要长时间的实地调查和数据处理，工程师们为此需要付出较大的努力。
而随着人工智能的发展，土木工程领域也开始意识到人工智能技术的潜力，并利用其在土木工程项目中的应用取得了一些积极效果。
人工智能技术在土木工程领域的应用，主要是基于大数据分析、机器学习和图像识别等相关技术，通过对大量的土木工程数据进行处理和分析，从而实现对土木工程项目的优化规划、设计和施工等方面的支持。
2. 应用过程人工智能技术在土木工程领域的应用过程主要包括数据采集、数据预处理、模型训练和模型应用等环节。
2.1 数据采集数据采集是人工智能技术在土木工程领域应用的第一步。
土木工程项目通常涉及大量的数据，包括土地成分、地质数据、气候数据、材料性能数据、结构参数等。
这些数据可以通过传感器、监测设备、无人机等手段进行采集。
同时，还可以利用现有的土木工程数据库进行数据的收集和整理，例如地质勘探数据库、地理信息系统、工程管理系统等。
这些数据虽然来自不同的来源和格式，但是通过合适的数据处理和集成方法，可以形成可用于模型训练和分析的数据集。
2.2 数据预处理由于土木工程数据通常具有多源、多格式和多维度的特点，所以在应用人工智能技术之前，需要对数据进行预处理。
数据预处理的目的是将原始数据转化为适合机器学习算法处理的形式，主要包括数据清洗、数据集成、数据变换和数据归一化等步骤。
其中，数据清洗的目的是去除原始数据中的噪声和缺失值，数据集成的目的是将不同来源的数据整合到一个统一的数据集中，数据变换的目的是将数据转化为适合模型的特征表示，数据归一化的目的是将数据缩放到合适的范围。
2.3 模型训练模型训练是人工智能技术在土木工程领域应用的核心环节。
人工智能在土木工程中的应用研究
人工智能在土木工程中的应用研究随着科技的不断发展，人工智能已经悄然进驻土木工程领域。
随着智能化技术的应用，不仅有助于提高工程效率，同时也能够促进土木工程的发展。
本文将就人工智能在土木工程中的应用进行研究探讨。
一、智能监测系统在土木工程中的应用土木工程中必须经过复杂的监测过程，以确保已经建立的建筑物结构安全稳定。
但是，人工监测存在着诸多不足，例如困难，准确性不高以及浪费时间的问题，这都需要人工智能技术进行改进。
智能监测系统能够将各种数据，比如温度、受力等等，在建筑物中自动监测，将数据实时传输到中央计算机以供分析和评估。
使用这种方法，建筑物结构数据可以更高效、更准确地监测，并确保人类生活在安全的建筑结构中。
二、智能维护在土木工程中的应用智能维护是人工智能技术中应用最广泛的领域之一。
通过机器学习和大数据分析，可以快速分析土木工程建筑物的功能、安全、耐用性等方面的问题，并能够提供合理的解决方案，以确保土木工程建筑物的长期稳定性。
例如，对于一座大型桥梁，智能维护系统会定期检查结构健康状况，并对每个检查结果生成详细报告。
在系统中运行大数据分析，可以检测出需要重点关注的问题，并提供准确的修复建议。
这种技术可有效提高土木工程建筑物的维护效率，也可以大幅降低工程维护成本，减少人工计算和巡视等活动。
三、自动化施工在土木工程中的应用自动化施工技术是应用非常广泛的前沿技术。
与传统的施工方式相比，自动化施工技术在提高建筑质量和效率上更加高效。
同时，施工直接通过数据收集和分析，系统可以根据建筑工程需要实时调控，更好地实现土木工程建筑自动化施工及监管。
在自动化施工技术中，还可以运用人工智能技术，以提高自动化施工的效率和精准度。
例如，建立一套基于土方施工机器人的智能施工系统，具有较高的自动化程度，可实现一系列建筑工程任务，同时减少人工劳动和时间成本。
此外，人工智能还可以运用在土方机器人操作控制和路径规划等方面。
四、智能仿真技术在土木工程中的应用模拟仿真技术被广泛应用于对土木工程建筑的设计、开发和维护中。
智能化在土木工程中的应用
智能化在土木工程中的应用智能化技术的快速发展与应用，正日益改变土木工程行业。
借助人工智能、物联网和大数据分析等先进技术的引入，土木工程在设计、施工和运营过程中取得了巨大的进步。
本文将探讨智能化在土木工程中的应用，从智能设计、智能监测和智能维护等方面进行论述。
一、智能设计智能设计是智能化技术在土木工程中的首要应用领域。
传统的土木工程设计依赖于人工经验和手工绘图，但这种方式效率低下且容易出现错误。
智能设计利用人工智能算法和大数据分析，实现了快速而准确的设计过程。
在土木工程的结构设计中，智能化技术可以通过计算模型和仿真工具，快速生成不同设计方案，并对各种因素进行评估。
这种方式不仅加速了设计过程，还提高了设计的精确性和安全性。
此外，智能设计还能够优化土木工程的布局和材料选择。
通过对建筑物使用情况和环境要求的分析，智能化系统可以给出最优的设计方案，减少资源浪费和环境污染。
二、智能监测智能监测是土木工程中另一个重要的智能化应用领域。
传统的监测方法主要依赖于人工巡视和简单的传感器，但这种方式容易漏检和误判。
智能化技术通过物联网和传感器网络，实现对土木工程各项指标的实时监测和数据分析。
在土木工程的施工阶段，智能监测技术可以帮助监测施工过程中的变形、振动和温度等参数，以保证施工的质量和安全。
通过与预设标准的对比，智能化系统可以自动发出警报并采取措施，以及时解决施工中的问题。
在土木工程的运营阶段，智能监测技术可以实时监测建筑物的结构健康状况、能源消耗和设备运行状态等。
通过数据分析和预测模型，智能化系统可以提前发现问题并进行维护，以延长土木工程的使用寿命和降低维护成本。
三、智能维护智能维护是智能化技术在土木工程中的另一重要应用领域。
传统的设备维护主要依赖于定期检查和经验判断，但这种方式容易忽视问题和浪费资源。
智能维护通过大数据分析和机器学习，实现了设备的智能化运行和维护。
在土木工程的设备维护中，智能化技术可以通过传感器和监测系统，实时监测设备的工作状态和故障信息。
人工智能技术在土木工程领域的应用
人工智能技术在土木工程领域的应用随着科技的不断发展，人工智能技术已经逐渐渗透到各个领域中，其中包括土木工程领域。
人工智能技术的应用，不仅可以提高土木工程的效率和质量，还可以降低成本和风险。
本文将从以下几个方面探讨人工智能技术在土木工程领域的应用。
一、智能监测系统土木工程中的监测系统是非常重要的一环，可以帮助工程师及时发现问题并采取相应的措施。
而传统的监测系统需要人工巡检，效率低下且存在一定的误差。
而人工智能技术可以通过传感器和数据采集设备，实现对土木工程的实时监测和数据分析。
例如，可以通过智能监测系统实时监测桥梁的振动、温度、湿度等参数，及时发现问题并采取相应的措施，从而保障桥梁的安全性。
二、智能设计系统传统的土木工程设计需要大量的人力和时间，而且存在一定的误差。
而人工智能技术可以通过机器学习和数据分析，实现对土木工程的智能设计。
例如，可以通过智能设计系统对建筑结构进行优化设计，提高建筑的稳定性和安全性。
同时，智能设计系统还可以根据不同的需求和环境，自动调整设计方案，提高设计的灵活性和适应性。
三、智能施工系统传统的土木工程施工需要大量的人力和物力，而且存在一定的风险和误差。
而人工智能技术可以通过机器人和自动化设备，实现对土木工程的智能施工。
例如，可以通过智能施工系统实现对建筑结构的自动化施工，提高施工的效率和质量。
同时，智能施工系统还可以通过数据分析和预测，实现对施工过程的智能监控和管理，从而降低施工风险和成本。
四、智能维护系统土木工程的维护是非常重要的一环，可以保障工程的长期稳定运行。
而传统的维护方式需要大量的人力和时间，而且存在一定的误差。
而人工智能技术可以通过数据分析和预测，实现对土木工程的智能维护。
例如，可以通过智能维护系统实时监测建筑结构的状态，预测可能出现的问题，并采取相应的措施，从而保障工程的长期稳定运行。
总之，人工智能技术在土木工程领域的应用，可以提高工程的效率和质量，降低成本和风险，从而推动土木工程的发展。
人工智能技术在土木工程领域的应用
人工智能技术在土木工程领域的应用随着科技的进步和人工智能技术的发展，人工智能在各个领域都得到了广泛的应用。
土木工程作为一门应用科学，也在不断地探索和利用人工智能技术来提高效率、减少成本、改善工程质量等方面取得了显著的成果。
在土木工程项目中，人工智能技术可以应用于多个方面。
首先是项目规划和设计阶段。
传统的土木工程设计需要大量的人力和时间，而借助人工智能技术，可以通过分析大量的历史数据和各种参数，快速生成设计方案。
例如，利用人工智能技术，可以根据地质数据和工程要求，自动生成最优的地基设计方案，大大提高了设计效率和准确性。
人工智能技术还可以在土木工程的施工和监测过程中发挥重要的作用。
在施工阶段，通过使用传感器和监测设备，可以实时监测工程进展和质量。
利用人工智能算法，可以对监测数据进行分析和处理，从而及时发现潜在的问题和风险，提前采取相应的措施。
此外，人工智能技术还可以应用于施工机械的自动化和智能化控制，提高施工效率和安全性。
人工智能技术还可以在土木工程的运维和维护阶段发挥重要的作用。
通过将传感器和监测设备与人工智能算法相结合，可以实现对工程设施的实时监测和预测维护。
例如，利用人工智能技术，可以对桥梁、隧道等工程设施的结构健康进行监测和评估，及时发现潜在的结构问题，减少事故的发生。
此外，人工智能技术还可以应用于工程设施的智能运维管理，通过分析和处理大量的数据，提前预测设施的维护需求，优化维护计划，减少维护成本。
除了上述应用之外，人工智能技术还可以在土木工程的环境保护和可持续发展方面发挥重要作用。
例如，利用人工智能算法和大数据分析技术，可以对土壤、水质、空气等环境因素进行监测和评估，提供科学依据和参考意见，为环境保护和可持续发展提供支持。
人工智能技术在土木工程领域的应用具有广阔的前景和潜力。
通过将传感器、监测设备和人工智能算法相结合，可以实现土木工程的智能化和自动化，提高工程效率和质量，减少成本和风险。
然而，人工智能技术的应用还面临一些挑战和问题，例如数据安全和隐私保护、算法的准确性和可靠性等。
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人工智能及其在土木工程中的应用1.地理信息系统的基本功能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，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 J．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，如修改能力差，不便于数据的及时更新；各种地图大多数具有不同的比例尺，不利于综合分析多种地图信息；资料繁杂，不利于管理人员的查询等．计算机数据库管理技术(DBMS)、计算机辅助设计(CAD)及计算机图形学(Computer Graphics)的发展，使人们用数字技术解决这些问题成为可能．一个用来存储和处理地理信息的计算机系统即成为地理信息系统(GIS)．GIS在这些技术的基础上发展起来，综合了它们的功能，并且具有自己独特的功能．GIS的功能主要包括数据的输入、管理、分析和显示．通过对模拟地图数字化、键盘输入或数据格式转换等途径，将各种数据输入GIS后，GIS可以快捷地对其进行管理和分析．GIS处理的数据包括两种，一种是空间地理数据，如建筑物的位置、地下管线的布局等；另种是空间信息对应的属性数据，如建筑物的结构类型、管径等．GIS可以象DBMS、CAD一样对数据进行编辑、更新等操作，更重要的是可以运用其独特的空间综合分析功能，由原有信息导出新的信息．此外，和其他开放式程序一样，GIS还可以挂接外部专业应用程序，增强其计算分析能力．GIS具有强大的显示功能，可以在空间域内直观地表达查询及检索结果，同时提供高质量的图文报告输出功能．地理信息系统（GIS）在土木工程中的应用随着地理信息系统技术的发展, 软件功能日趋多样化, 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。
（一）、GIS技术在工程地质勘察软件中的体现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。
（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。
（二）、GIS若干功能在土木工程中的拓展应用1、空间插值功能生成工程地质等值线工程地质等值线图是一种应用非常广的图形, 它是在二维平面上把一种空间分布现象中具有相同数值如土层厚度、基岩埋深等的离散点连接而成的图形。
它是工程地质数据的图像化表达, 使人能够很好地看到工程地质数据变化的趋势, 直观地看到计算机模拟的结果, 因此是反映区域地质情况的重要图件之一。
2、Voronoi多边形在岩体类型分布图编制中的应用自然界中, 广泛存在着相近相似原理, 即距离相近的事物比距离远的事物具有更大的相似性。
在地质现象中, 这种思想也普遥得到了印证并反映在各类工程地质图件中, 比如由钻孔柱状图得到的工程地质剖面图, 以及绘制工程地质等值线如基岩埋深等值线等时, 采用的反距离权插值, 离擂值点越近的样本点赋予的权重越大, 均反映了这种原理。
同样, 在编制岩体类型分布圈过程中, 当离散采样钻孔点有限时, 应用相近相似原理推断其他位置的岩体类型也是比较合理的。
Voronoi多边形是根据已知点集对平面施行的一种分割, 又叫泰森多边形, 是荷兰气候学家提出的一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨量的方法即将所有相邻气象站连成三角形, 作这些三角形各边的垂直平分线, 于是每个气象站周围的若干垂直平分线便围成一个多边形。
用这个多边形内所包含的一个唯一气象站的降雨强度来表示这个多边形区域内的降雨强度。
Voronoi多边形的原理和特点表明, 其很好地反映了这种相近相似原理。
因此在岩体类型分布图的编制过程中, 采用Voronoi思想是科学合理的。
一些大型GIS 软件, 如美国ERSI公司推出的ArcGIS, 中国中地数码集团研发的MAPGIS等, 均可完成Voronoi多边形的剖分和分析。
3、GIS在土木工程制图中的应用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。
一、三维GIS最新进展及其在土木工程中的应用传统的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在土木工程中的应用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。