地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统

1.地下工程画像信息与监测信息安全监控的系统，其特征在于：它包括监控量测信息处理系统、画像信息处理系统、综合安全监控分析模块、预警及警报输出模块、下一阶段地质结构报告模块，监控量测信息处理系统和画像信息处理系统分别与综合安全监控分析模块的输入端相连，综合安全监控分析模块的输出端分别与下一阶段地质结构报告模块、预警及警报输出模块相连；
所述的监控量测信息处理系统包括监测信息采集模块、监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统、监测信息数据库、监测信息输出模块、监测信息安全模型模块，监测信息采集模块、监测信息安全模型模块分别通过监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统与监测信息数据库的输入端相连，监测信息数据库的输出端分别与监测信息输出模块、综合安全监控分析模块相连；
所述的画像信息处理系统包括画像信息采集模块、矢量图形信息处理系统、地质信息库、画像信息数据库、画像信息展示及投影数据生成模块、画像信息输出模块，画像信息采集模块、地质信息库分别通过矢量图形信息处理系统与画像信息数据库的输入端相连，画像信息数据库的输出端分别与画像信息展示及投影数据生成模块、画像信息输出模块、综合安全监控分析模块相连，画像信息展示及投影数据生成模块的输出端与画像信息输出模块相连；
所述的综合安全监控分析模块包括矢量化图像信息模块、画像信息分析模板模块、围岩力学特性分析模块、监测信息分析模板模块、围岩安全状况评价模块，矢量化图像信息模块通过画像信息分析模板模块与围岩力学特性分析模块相连，画像信息分析模板模块的输入端分别与特征判断模块、围岩分级判断模块、施工工艺及工况模块、围岩力学信息专家库模块相连，施工工艺及工况模块的输出端、围岩力学信息专家库模块的输出端、监测信息模块的输出端分别与监测信息分析模板模块的输入端相连，监测信息分析模板模块的输出端与围岩力学特性分析模块相连，围岩力学特性分析模块的输出端分别与下一阶段地质结构报告模块、围岩安全状况评价模块相连，围岩安全状况评价模块的输出端分别与下一阶段地质结构报告模块、预警及警报输出模块相连；
所述的监测信息输出模块为图形输出模块、报告输出模块的任意组合。
2.地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法，其特征在于：它包括监控量测信息处理、画像信息处理、综合安全监控分析、预警及警报输出、下一阶段地质结构报告五个步骤：
（1）监控量测信息处理：
a、监控量测信息采集：通过人工采集、文件导入和自动化数据采集三种方式的任意组合采集监控量测数据信息；
b、安全监测：对采集到的数据信息进行实时安全监测，实时发现并记录异常和警报数据信息；
c、监控量测信息处理：对采集到的数据进行可靠性检验，通过冗余观测，进行严密平差，逐次检验逐步剔除粗差，进行综合分析，判断数据的服从分布特性，推断并预报输出围岩可能的变化情况；
d、监控量测信息输出：通过图形输出和报告输出两种输出模式的任意组合对图形统一进行输出；
（2）画像信息处理：
a、画像信息采集：采集掌子面地质画像数据信息；
b、矢量图形信息处理：将采集到的数据信息与地质信息库内的信息进行比较、分析，对采集到的数据信息进行矢量化处理；
c、画像信息输出：对处理后的数据信息进行封装，并通过掌子面开始画像信息输出显示、轴向信息展示设置输出、投影信息设置输出，将不同开挖面的画像信息进行连接，得到完整连续的开挖信息展示图；
（3）综合安全监控分析：将采集到的监控量测数据信息和画像数据信息输入，对画像信息进行大致分级，并同监测信息进行综合比较分析，对数据整体安全等级进行评估，输出相应的安全监控报告，确认围岩的安全状况并对下一阶段的安全状况进行预测；
（4）预警及警报输出：通过完整报告输出和简报信息输出形式的任意组合进行预警及警报输出；
（5）下一阶段地质结构报告：报告下一阶段的地质结构、安全状况。
3.根据权利要求2所述的地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法，其特征在于：所述的监控量测信息处理步骤和画像信息处理步骤均还包括信息存储子步骤，所述的信息存储对信息处理过程的信息进行存储。

地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统。\n背景技术\n[0002] 二十一世纪是隧道（隧洞）和地下工程大发展的时期，随着西部大开发和我国全面建设小康社会的宏伟蓝图的制定，以及坚持以人为本，全面、协调可持续发展策略的具体实施，我国铁路在“十五”、“十一五”以及到2020年间将规划建设“四纵四横”快速客运网、加快建设煤炭运输通道和集装箱节点站，公路国家规划建设“五纵七横”国道主干线建设，完善公路网络，充分提高路网通达深度，上述大型工程的建设都需要修建大量的隧道（隧洞）及地下工程。\n[0003] 在地下工程的建设过程中将会遇到较为复杂的地质环境条件，如碳酸盐分布地区的岩溶、暗河、岩溶陷落柱，高地应力区的岩爆、煤质地层中的煤与瓦斯突出，复杂的地质构造及地下水突涌、塌方、大变形等地质灾害，由于地质条件的复杂多变性、围岩性质把握的不准确性和工程的隐蔽性，施工中需要不断修正原设计，因此，在地下工程建设中，对工程地质条件的认识和掌握程度是确保快速、安全修建的决定性因素之一，尽管施工前进行了大量的工程地质勘察工作，但由于当前勘察技术手段和方法技术的限制，加上地质体的复杂多变，在施工前无法完全查明工程岩体的状况、特性，准确预测隧道施工中可能发生地质灾害的位置、性质和规模。\n[0004] 隧道工程设计的基本特点是“地质环境复杂，基础信息缺乏”，其施工存在着很大的不确定性和高风险性，自从新奥法诞生以来，随着岩土理论及量测技术、数据库管理技术、计算机辅助设计等方面的发展，使隧道施工迈进了“信息化”时代，大多数的隧道一般可以视为线性结构物，围岩地质情况沿隧道轴线方向变化较大，不可能在隧道施工前将地质情况全部弄清楚，即使可能也是不科学和不经济的，隧道工程的特殊性决定了其在勘察、设计和施工等诸多环节中允许有交叉、反复，在此基础上形成了采取与隧道施工过程中的地质条件、力学动态等不断变化相适应的“动态施工”，隧道工程信息化施工方法是在施工中布置监控测试系统，从现场围岩的开挖及支护过程中获得围岩稳定性及支护设施的工作状态信息，通过分析研究这些信息，间接地描述围岩的稳定性和支护的作用，并反馈于施工决策和支持系统，修正和确定新的开挖方案的支护参数，其实质是通过施工前的地质勘察和施工过程中的超前地质预报、围岩支护体系的变形及结构受力量测的大量信息来指导施工，以期获得最优地下结构物的一种方法。\n[0005] 我国在地下工程（含山岭隧道、城市地铁）施工过程监控量测方面起步较晚，现在基本处于人工采集数据，人工进行数据分析阶段，如对隧道掌子面揭示情况的描述都是由人工来完成的，即通过地质工作人员手绘隧道掌子面地质信息，用人工分析掌子面地质信息的方法来实现预测，在这种情况下，不但现场的工作量很大，而且由于现场技术人员的地质信息知识水平及工作态度的不同，描述的完整性和准确性不尽相同，存在许多问题，同时不能验证超前地质预报结果的准确性，人工采集数据往往受施工环境、气候和数据采集人员水平限制使监测数据的完整性、准确性、及时性受到很大的影响，不能确保地下工程的“动态设计、动态施工”信息化施工理念的实现，没能将地下工程监测信息和画像信息结合在一起进行综合管理分析，在目前的施工过程监测中，主要注重于收集、分析常规监测数据和传感器监测数据，缺少了施工过程中开挖面画像信息的管理分析，无法了解隧道等大型地下构造开挖面的地质状况，无法预测前方地质情况，施工过程安全系数较低。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种实时采集监控量测信息和画像信息，对采集到的数据进行安全等级评估，并对危险情况进行预警及警报，对下一阶段地质情况作出预测，具有远程监控，及时发现并记录异常和警报数据信息，便于技术人员分析，施工过程安全系数较高的地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统。\n[0007] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：地下工程画像信息与监测信息安全监控的系统，它包括监控量测信息处理系统、画像信息处理系统、综合安全监控分析模块、预警及警报输出模块、下一阶段地质结构报告模块，监控量测信息处理系统和画像信息处理系统分别与综合安全监控分析模块的输入端相连，综合安全监控分析模块的输出端分别与下一阶段地质结构报告模块、预警及警报输出模块相连。\n[0008] 监控量测信息处理系统包括监测信息采集模块、监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统、监测信息数据库、监测信息输出模块、监测信息安全模型模块，监测信息采集模块、监测信息安全模型模块分别通过监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统与监测信息数据库的输入端相连，监测信息数据库的输出端分别与监测信息输出模块、综合安全监控分析模块相连；\n[0009] 画像信息处理系统包括画像信息采集模块、矢量图形信息处理系统、地质信息库、画像信息数据库、画像信息展示及投影数据生成模块、画像信息输出模块，画像信息采集模块、地质信息库分别通过矢量图形信息处理系统与画像信息数据库的输入端相连，画像信息数据库的输出端分别与画像信息展示及投影数据生成模块、画像信息输出模块、综合安全监控分析模块相连，画像信息展示及投影数据生成模块的输出端与画像信息输出模块相连；\n[0010] 综合安全监控分析模块包括矢量化图像信息模块、画像信息分析模板模块、围岩力学特性分析模块、监测信息分析模板模块、围岩安全状况评价模块，矢量化图像信息模块通过画像信息分析模板模块与围岩力学特性分析模块相连，画像信息分析模板模块的输入端分别与特征判断模块、围岩分级判断模块、施工工艺及工况模块、围岩力学信息专家库模块相连，施工工艺及工况模块的输出端、围岩力学信息专家库模块的输出端、监测信息模块的输出端分别与监测信息分析模板模块的输入端相连，监测信息分析模板模块的输出端与围岩力学特性分析模块相连，围岩力学特性分析模块的输出端分别与下一阶段地质结构报告模块、围岩安全状况评价模块相连，围岩安全状况评价模块的输出端分别与下一阶段地质结构报告模块、预警及警报输出模块相连。\n[0011] 所述的监测信息输出模块包括图形输出模块、报告输出模块的任意组合。\n[0012] 地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法，它包括监控量测信息处理、画像信息处理、综合安全监控分析、预警及警报输出、下一阶段地质结构报告五个步骤：\n[0013] （1）监控量测信息处理：\n[0014] a、监控量测信息采集：通过人工采集、文件导入和自动化数据采集三种方式的任意组合采集监控量测数据信息；\n[0015] b、安全监测：对采集到的数据信息进行实时安全监测，实时发现并记录异常和警报数据信息；\n[0016] c、监控量测信息处理：对采集到的数据进行可靠性检验，通过冗余观测，进行严密平差，逐次检验逐步剔除粗差，进行综合分析，判断数据的服从分布特性，推断并预报输出围岩可能的变化情况；\n[0017] d、监控量测信息输出：通过图形输出和报告输出两种输出模式的任意组合统一对图形进行输出显示；\n[0018] （2）画像信息处理：\n[0019] a、画像信息采集：采集掌子面地质数据信息；\n[0020] b、矢量图形信息处理：将采集到的数据信息与地质信息库内的信息进行比较、分析，对采集到的数据信息进行矢量化处理；\n[0021] c、画像信息输出：对处理后的数据信息进行封装，并通过掌子面开始画像信息输出显示、轴向信息展示设置输出、投影信息设置输出，将不同开挖面的画像信息进行连接，得到完整连续的开挖信息展示图；\n[0022] （3）综合安全监控分析：将采集到的监控量测数据信息和画像数据信息输入，对画像信息进行大致分级，并同监测信息进行综合比较分析，对数据整体安全等级进行评估，输出相应的安全监控报告，确认围岩的安全状况并对下一阶段的安全状况进行预测；\n[0023] （4）预警及警报输出：通过完整报告输出和简报信息输出形式的任意组合进行输出；\n[0024] （5）下一阶段地质结构报告：报告下一阶段的地质结构、安全状况。\n[0025] 所述的监控量测信息处理步骤和画像信息处理步骤均还包括信息存储子步骤，所述的信息存储对信息处理过程的信息进行存储。\n[0026] 本发明的有益效果是：\n[0027] （1）本发明提供一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统，采用监测信息采集模块，可同时支持手工数据输入、文件录入、自动化数据采集等方式，具有实时采集、远程监控、数据量大、可不间断连续监测，及时发现并记录异常和警报数据出现的位置、时间等信息，方便技术人员分析原因等优点；\n[0028] （2）本发明提供一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统，采用监控量测信息处理系统，准确把握地下结构自身动态（应力、变形、应变等）的特性，实现监测数据的智能化分析、处理各种监测数据，实现安全控制及警戒标准的判断，采用画像信息处理系统，准确把握围岩岩性、构造等情况，将两者的分析结果进行综合解析，更加准确地把握围岩安全状态，在解析结果的基础上对照监测及画像信息分析结果，及时修正设计、施工方案，实现信息化设计、信息化施工；\n[0029] （3）本发明提供一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统，通过画像信息处理系统，实时自动采集并处理画像信息，减少技术人员的工作量，更加准确、快捷、详细地描述掌子面地质构造的揭示情况；\n[0030] （4）本发明提供一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统，通过统一的图形显示处理输出，采用通用的数据库，统一对图形信息进行输出信息定位、比例尺设置、信息数据分块等处理，按用户要求设置不同的报告模板，在模板上进行相应信息输出；\n[0031] （5）本发明提供一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统，采用综合安全监控分析模块，对采集到的数据进行安全等级评估，输出相应的安全监控报告；\n[0032] （6）本发明提供一种地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法与系统，采用预警及警报模块、下一阶段地质结构报告模块，对危险情况进行预警及警报，并对下一阶段地质情况和围岩状态作出预测。\n附图说明\n[0033] 图1为本发明的结构框图；\n[0034] 图2为本发明综合安全监控分析模块的结构框图；\n[0035] 图3为本发明流程图；\n[0036] 图4为本发明监控量测信息处理流程图；\n[0037] 图5为本发明画像信息处理流程图。\n具体实施方式\n[0038] 下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。\n[0039] 如图1、图2所示，地下工程画像信息与监测信息安全监控的系统，它包括监控量测信息处理系统、画像信息处理系统、综合安全监控分析模块、预警警报输出模块，监控量测信息处理系统和画像信息处理系统分别与综合安全监控分析模块相连，综合安全监控分析模块与预警警报输出模块相连。\n[0040] 监控量测信息处理系统包括监测信息采集模块、监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统、监测信息数据库、监测信息输出模块、监测信息安全模型模块，监测信息采集模块、监测信息安全模型模块分别通过监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统与监测信息数据库的输入端相连，监测信息数据库的输出端分别与监测信息输出模块、综合安全监控分析模块相连；\n[0041] 监控量测信息处理系统建立监测数据分析模型，针对不同的监测类型（如地表下沉、建筑物沉降、水平位移、土压力、架构应力等）数据进行分类采集，完成分类通用数据计算，针对可能出现的人工数据输入、电子表格导入和自动化数据采集等多种数据采集模式，提供相应输入接口和功能模块，为监测数据安全评估提供输出接口；建立数据安全模型，针对不同监测数据进行分类安全评估，并提供综合安全评价输出接口；提供监测数据数据库管理、查询；提供误差分析、回归分析、归纳整理；提供各种监测数据相互印证，确认监测结果的可靠性；提供各种分析处理成果输出；\n[0042] 监测信息集模块包括人工采集、文件导入、自动化数据采集三种方式，采集到的原始数据分为位移类数据、力学指标类数据，其中，位移类数据包括地表沉降、拱顶沉降、隧道周边收敛位移、地中位移等监测数据，力学指标数据包括土压力、水压力、钢筋应力应变、锚杆轴力等，针对两大类数据，位移监测数据分析按照统一的数据处理方法进行计算、保存至数据库，其中，自动化数据采集具有实时采集、远程监控、数据量大、可不间断连续监测等优点，在采集过程中建立监测信息参数模版，将自动化采集仪器上每个采集通道上采集的信号进行参数设定，接收到的信号根据参数自动计算得到对应的力学数据；\n[0043] 通过监测信息安全模型模块对实时采集的数据进行安全监控，及时发现并记录异常和警报数据出现的位置、时间等信息，方便技术人员分析原因；\n[0044] 监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统提供多种方程如线性、指数、对数、幂指数等方程供选择，通过计算相关系数或直观地通过观察回归曲线图和描绘的数据点相对位置关系，选择一条最适合的曲线，描绘点的变化，其中，拟合分析只要有3个监测数据就可以建立一条曲线，根据这条曲线可以推断随后围岩可能的变形情况，对围岩可能的变形提供一定的预报，随着监测数据的不断增加，逐步修正这条曲线，这样对变形的预报会更趋于合理，采用智能化技术及运筹学理论，对采集到的原始数据进行综合分析，判断出数据的服从分布特性，再进行相应处理，对大量的观测数据进行可靠性检验，通过冗余观测，进行严密平差，逐次检验逐步剔除粗差，通过Strategy模式将分析的逻辑（算法）封装到一个类里面，通过组合的方式将具体算法在组合对象中实现，再通过委托的方式将各个监测数据类型的数据以抽象结构的方式将数据分析的实现委托给组合的对象实现，通过这样的方式，建立一个通用的逻辑算法类，通过不同监测数据类型需要使用的逻辑（算法）进行组合来完成对不同监测数据类型的分析，通过数据处理后的数据成果输入监测信息安全模型模块进行分析，即可判断出监测数据的安全状态，主要监测的项目包括：地表下沉及拱顶沉降监测、收敛监测、地中沉降监测、地中倾斜监测、土压力监测、二衬应变监测、钢筋应力监测、地中位移监测、喷混凝土应变监测、管棚挠度监测、锚杆轴力监测等；\n[0045] 监测信息处理及围岩力学动态情况分析系统用智能化技术及运筹学理论，对采集的原始数据与地质模糊数据进行综合分析，判断出数据的服从分布特性，再进行相应处理，对大量的观测数据进行可靠性检验，通过冗余观测，进行严密平差，以逐次检验逐步剔除粗差，包括以下步骤：\n[0046] 假设两个变量 与 之间线性相关，现由实验获得 和 的一组样本数据 ，它们之间的线性关系如下： 式中， 为待定的估计量，\n为独立、等权和正态偶然误差， 为普通自变量，如有随机性，则归入 之中，为获得最佳拟合这组数据的线性关系，用线性最小二乘法选择 和 ，即： 为最\n小，对 和 求偏微分，则得必要条件： ；\n[0047] 式中， 为待定的估计量， 为独立、等权和\n正态偶然误差， 为普通自变量，如有随机性，则归入 之中，为获得最佳拟合这组数据的线性关系，用线性最小二乘法选择 和 ，即： 为最小，对 和\n求偏微分，则得必要条件： 和 ，记 ，\n， ， ，方程组求得\n， ，一元线性回归方程为： ，考虑测量\n值 之间的差异是由两个方面的原因引起的，一是自变量 取值的不同，二是测量误差等其它因素的影响，将变量 的 个测值 与其平均值 的偏离 分解为由变量 的不同取值引起的回归偏离 ，并进一步用 个取值的偏离平方和来描述它们：\n，可 以 证 明，以 上 交 叉 线 为 零，因 此 有 ，从 而 可 得\n， ，剩余偏离平方和愈小，\n说明 与 的线性关系愈密切，回归越显著，具体到每一测量值 ，则求剩余偏差的绝对值 来判断其在线性回归中误差情况，拟合中判断可疑数据，剔除粗大\n误差步骤如下：\n[0048] （1）将所有的样本数据列入计算，求得 ；\n[0049] （2）求被检验测量值 相应的 ，用贝塞尔公式 算得标准差 ；\n[0050] （3）求绝对值最大的剩余偏差 ，即 ，若 用 准则，\n执行步骤（4）、（7），若 用格拉布斯准则，执行步骤（5）、（6）、（7）；\n[0051] （4）若 ，则数据 含有粗差，应予以剔除，否则，应予以保留；\n[0052] （5）选定某一显著性水平点（相当于犯“弃真”错误的概率） ， 通常取0.05或\n0.01，由格拉布斯准则的临界值表查得 ；\n[0053] （6）若 ，则数据 含有粗差，应予以剔除，否则，应予以保留；\n[0054] （7）舍弃某一含有粗差的数据后，重新计算 ，返回步骤（2），继续检查剩余的是否还有应剔除的数据；\n[0055] 监测信息数据库中包含：工程信息、原始数据、计算结果数据、警报数据记录、支护参数信息、监测数据测点参数库、安全模型模版参数库、监测数据图形输出参数、管理者权限库等；\n[0056] 监测信息输出模块包括图形输出模块、报告输出模块，图形输出模块通过构建一个统一的图形显示处理输出模块，统一对图形输出信息进行定位、比例尺设置、信息数据分块，采用包括汉字串（字符串）显示、画点、直线、椭圆、多边形、椭圆填充、多边形填充、位图扩展、图形块复制、图形块放大或缩小等功能函数的通用函数库，图形输出时可根据信息数据的不同来选择不同的图像表现形式使输出的图形更加直观，图形输出模块包括各种监测项目的时程图、动态分布图、回归拟合图、支护模型图、画像信息图、轴向展示图、投影图等；\n[0057] 报告输出模块包括监测简报、周报、月报、警戒报告、原始数据输出等，采用Template模式设计一个输出报告模版类，通过建立不同类型的模版来得到不同的报告输出格式，这种方式使用灵活，需要添加或修改报告格式时，只需要修改模版或建立新的模版即可完成报告的输出。\n[0058] 画像信息处理系统包括画像信息采集模块、矢量图形信息处理系统、地质信息库、画像信息数据库、画像信息展示及投影数据生成模块、画像信息输出模块，画像信息采集模块、地质信息库分别通过矢量图形信息处理系统与画像信息数据库的输入端相连，画像信息数据库的输出端分别与画像信息展示及投影数据生成模块、画像信息输出模块、综合安全监控分析模块相连，画像信息展示及投影数据生成模块的输出端与画像信息输出模块相连；\n[0059] 画像信息处理系统提供矢量图形信息处理系统，在采集画像信息上实现对信息进行矢量化处理；建立画像信息数据库，用于多个画像数据信息的管理、查询、比较和分析，分析计算后生成开挖面轴向信息展示图和开挖面轴向信息投影图等成果图；建立图形处理系统和地质类型分类库的接口，用于选择画像信息上矢量图形的围岩信息；建立围岩分级模型，根据围岩画像信息，如围岩岩性、强度、完整性等参数对围岩进行分级；建立画像信息数据库，用于多个画像数据信息的管理、查询、比较和分析，分析计算后生成开挖面轴向信息展示图和开挖面轴向信息投影图等成果图；\n[0060] 画像数据采集模块采用现场数码相机采集影像数据，对隧道等粉尘、光照条件不足等环境条件，可以采取红外照相技术进行前期数据采集，并对地层界线、岩层产状、节理裂隙、构造情况等主要地质信息进行记录，然后将数码相片保存至电脑，利用软件对影像进行数字图像处理，进行图像变换、去噪、高度均衡化、色彩变换、卷积滤波处理、图像增强处理、灰度及局部处理、选定阈值二值化图像处理等进行图像处理，突出图像信息的岩层界线、岩层产状、节理裂隙等，在处理后的图像上进行描绘，将图像信息进行矢量化，并在图像上指定对应结构面的岩性信息，最后将所有信息保存至图像信息数据库；\n[0061] 矢量图形信息处理系统主要用于画像信息的矢量化处理和地质信息的录入，提供了常用的图形编辑和浏览功能，提供了画多线段、矩形框、圆弧、圆、多边形、文字、填充以及删除、移动整个图形、移动单个线段、编辑多线段上的点、放大缩小等编辑功能，同时实现多步撤销功能，在掌子面支护图描绘方面，提供了最多8心圆的画法，可保存多个画出的掌子面支护图形，提供给编辑不同的隧道掌子面图时使用，矢量图形信息处理系统除了必要的矢量信息绘制、变换计算功能模块建立外，还加入了地质岩性填图、岩层分界线、节理产状参数标示、隧道走向、结构面类型等方面内容；\n[0062] 画像信息数据库将画像信息的各个参数信息进行分解保存，包含地质岩性数据库、岩性产状、节理裂隙信息、开挖轮廓数据信息、围岩分级信息等相应信息，画像信息保存至画像信息数据库后，将开挖面画像信息基础数据进行显示输出作为原始数据提交，同时进行轴向信息展示和投影图展示分析、处理；\n[0063] 画像信息输出模块对所需要的函数进行封装，并建立掌子面开始画像信息输出显示、轴向信息展示设置输出、投影信息设置输出，在各个子模块中调用画像信息输出类的算法和函数对图像进行处理和显示，直接将数据从画像信息数据库中调出并输入对应的显示函数即可显示，对信息展示功能则需要进行一些参数设置，通过模糊判断等一些算法和分析，将不同开挖面的画像信息进行连接，得到完整连续的开挖信息展示图。\n[0064] 画像信息和监测信息在数据类型上有着显著的差异，监测信息大部分数据是可以量化的，而画像信息从总体上来说比较难以完全量化分析，综合安全监控分析模块是综合监测信息及画像信息两种数据，通过将两种信息数据分析成果综合比较，得到当前开挖面围岩力学特性的参数和状态分析，画像信息总体来说是比较难以完全量化分析，只能通过一些模糊判断的理论，通过建立特征判断模块对画像数据中的一些地质信息和构造信息来对围岩安全状况主要影响因素进行定位，并结合工程的施工工艺、工况等信息，通过建立的围岩力学信息专家库提供相似工程信息分析结果辅助判断，最终分析得到初步围岩的力学特性信息和变化状态预测，对于监测数据，利用监测信息分析模块将信息的数据分析结果数据进行分类，对得到的围岩力学性能指标进行分析，通过围岩力学信息专家库提供的类似工程信息，在相似施工工艺、工况的情况下，对最终围岩力学特性的变化情况，进行最终分析得到初步围岩力学特性信息和变化状态预测，通过对画像信息和监测信息的分别分析，能够得到围岩力学状态信息和变化状态情况，通过信息综合得到最终围岩力学特性和变化趋势分析，通过对力学特性变化状态进行分级，对围岩安全状况进行评估，对危险情况进行预警、预报，并对下一阶段地质情况和围岩状态作出预测。\n[0065] 综合安全监控分析模块包括矢量化图像信息模块、画像信息分析模板模块、围岩力学特性分析模块、监测信息分析模板模块、围岩安全状况评价模块，矢量化图像信息模块通过画像信息分析模板模块与围岩力学特性分析模块相连，画像信息分析模板模块的输入端分别与特征判断模块、围岩分级判断模块、施工工艺及工况模块、围岩力学信息专家库模块相连，施工工艺及工况模块的输出端、围岩力学信息专家库模块的输出端、监测信息模块的输出端分别与监测信息分析模板模块的输入端相连，监测信息分析模板模块的输出端与围岩力学特性分析模块相连，围岩力学特性分析模块的输出端分别于下一阶段地质信息及围岩状态情况报告模块、围岩安全状况评价模块相连，围岩安全状况评价模块的输出端分别与下一阶段地质信息及围岩状态情况报告模块、预警及警报输出模块相连；\n[0066] 对画像信息进行大致分级，同监测信息进行综合比较分析，确认围岩的安全状况并对下一阶段的安全状况进行预测，如分为至少三个安全等级，每个安全等级下有相应的控制参数，将采集到的监测数据输入，通过多种数据分析算法对数据整体安全等级进行评估，并输出相应的安全监控报告，因为画像信息难以完全量化，在建立综合安全监控模型时，只能通过一些模糊判断的理论，对画像信息进行一个大致分级，并同监测信息进行综合比较分析，确认围岩的安全状况并对下一阶段的安全状况进行预测。\n[0067] 预警警报输出模块可通过完整报告输出和简报信息输出等形式进行输出，其中，完整报告用于打印提交预警报告和电子邮件等方式提交给相关技术管理人员，简报信息输出针对用手机短信等信息字数少，需要用到最少的字数将预警警报重点情况进行输出等情况。\n[0068] 如图3、图4、图5所示，地下工程画像信息与监测信息安全监控的方法，它包括监控量测信息处理、画像信息处理、综合安全监控分析、预警及警报输出、下一阶段地质结构报告五个步骤：\n[0069] （1）监控量测信息处理：\n[0070] a、监控量测信息采集：通过人工采集、文件导入和自动化数据采集三种方式的任意组合采集监控量测数据信息；\n[0071] b、安全监测：对采集到的数据信息进行实时安全监测，实时发现并记录异常和警报数据信息；\n[0072] c、监控量测信息处理：对采集到的数据进行可靠性检验，通过冗余观测，进行严密平差，逐次检验逐步剔除粗差，进行综合分析，判断数据的服从分布特性，推断并预报输出围岩可能的变化情况；\n[0073] d、监控量测信息输出：通过图形输出和报告输出两种输出模式的任意组合统一对图形进行输出显示；\n[0074] （2）画像信息处理：\n[0075] a、画像信息采集：采集掌子面地质数据信息；\n[0076] b、矢量图形信息处理：将采集到的数据信息与地质信息库内的信息进行比较、分析，对采集到的数据信息进行矢量化处理；\n[0077] c、画像信息输出：对处理后的数据信息进行封装，并通过掌子面开始画像信息输出显示、轴向信息展示设置输出、投影信息设置输出，将不同开挖面的画像信息进行连接，得到完整连续的开挖信息展示图；\n[0078] （3）综合安全监控分析：将采集到的监控量测数据信息和画像数据信息输入，对画像信息进行大致分级，并同监测信息进行综合比较分析，对数据整体安全等级进行评估，输出相应的安全监控报告，确认围岩的安全状况并对下一阶段的安全状况进行预测；\n[0079] （4）预警及警报输出：通过完整报告输出和简报信息输出形式的任意组合进行输出；\n[0080] （5）下一阶段地质结构报告：报告下一阶段的地质结构、安全状况。\n[0081] 所述的监控量测信息处理步骤和画像信息处理步骤均还包括信息存储子步骤，所述的信息存储对信息处理过程的信息进行存储。