编者按：本期《实物地质资料管理动态与研究》刊发二篇文章。第一篇“我国虚拟岩心库建设的初步设想——澳大利亚虚拟岩心库建设的启示”，笔者介绍了澳大利亚虚拟岩心库基本情况、主要功能、工作流程，结合我国实物地质资料管理服务需求，提出了我国虚拟岩心库建设的目标任务、总体功能等初步设想。第二篇文章“特殊岩性实物地质资料常用保护技术方法初探”，笔者介定了特殊实物地质资料的含义，论述了特殊实物地质资料的损坏因素，初步总结了特殊实物地质资料的保护技术方法。另外报道了几则实物地质资料管理工作动态。 

我国虚拟岩心库建设的初步设想

——澳大利亚虚拟岩心库建设的启示

王斌 李杰 梁银平

（国土资源实物地质资料中心）

摘要：虚拟岩心库是将地质工作形成的岩心及其相关实物地质资料信息，通过数字化、著录等方式，建立的一个地球科学信息数据库系统。澳大利亚政府利用计算机技术，建立了澳大利亚虚拟岩心库系统，实现了岩心等实物地质资料的在线浏览、检索和下载。近年来我国实物地质资料管理的数字化、信息化、网络化水平不断提高，将岩心、岩屑、标本、光薄片、样品等实物地质资料的图像、矿物组分成分信息、半定量化描述信息、元素测试分析数据、成果报告、原始资料、库房保管信息以及相关属性信息等进行整理和集成，建设我国虚拟岩心库的条件已基本具备。本文在介绍澳大利亚虚拟岩心库建设情况的基础上，根据我国实物地质资料管理工作实际，对我国虚拟岩心库建设提出了初步设想，希望能为我国虚拟岩心库建设提供借鉴和参考。

一、前言

近年来，我国实物地质资料管理工作取得了前所未有的进步和成绩，但是还存在一些不足，尤其是与澳大利亚、英国、德国、加拿大、美国等发达国家相比，信息化程度差距还较大。这些国家都建立了自己的岩心数据库系统，如澳大利亚虚拟岩心库系统、英国地质钻孔岩心数据库等。各矿业公司和社会公众通过互联网利用该国建立的岩心库系统，即可对岩心、岩屑、标本、样品等实物地质资料数据信息进行在线浏览、检索和下载利用。

根据我国实物地质资料汇交情况统计, 2013年全国共向国家级实物地质资料馆藏机构提交实物地质资料目录清单7385份,经筛选需要向国家馆汇交的仅18份,约占0.25%。目前，全国一年的地质勘探工作量达1000万米以上，待各省馆开展实物地质资料保管工作后，初步估计一年内也仅能保管全部地质勘探工作量10%左右的岩心，再加上地勘单位自己保管的，总计估计达到20%左右，因此有80%左右的岩心需要埋藏或销毁，这对于实物地质资料的价值将是巨大损失；若将其进行数字化扫描或照相后，连同相关信息一起著录到数据库中，然后再埋藏或销毁，将有利于岩心等实物地质资料的数字化保管和服务利用。为了进一步发挥实物地质资料的重要价值，提高实物地质资料利用效率，解决库房存储容量限制问题，解决无需汇交的岩心等实物地质资料的保管和利用问题，在中国实物地质资料信息网岩心图像信息系统的基础上，开发完善具有岩心、岩屑、标本以及光薄片、样品等实物地质资料的扫描或照片图像、高光谱数据、矿物组分成分信息、半定量化描述信息、元素测试分析数据、成果报告、原始资料、库房保管信息以及相关属性信息的虚拟岩心库是十分必要的。在我国实物地质资料管理和服务工作取得以上进展的基础上，笔者认为我国虚拟岩心库建设条件已基本成熟。为此，本文在介绍澳大利亚虚拟岩心库建设情况的基础上，提出建设我国虚拟岩心库的初步设想。

二、澳大利亚虚拟岩心库建设情况

1．基本情况

澳大利亚虚拟岩心库（National Virtual Core Library，简称“NVCL”）是澳大利亚地球探测计划（又称“澳洲大陆结构与演化”，简称“AuScope”）的重要内容之一。AuScope是一个非盈利组织计划，旨在地理空间和地球科学领域，通过对数据进行采集、管理、建模与仿真等，建立一个世界级的地球科学基础设施系统，方便社会公众利用地质数据、信息和知识。

AuScope计划由澳大利亚教育科学和培训部长Hon Julie Bishop MP于2006年2月28日宣布启动，共有23个单位参加，包括澳大利亚联邦科学与工业研究组织、澳大利亚地球科学机构、11个大学和州政府部门等。经费主要来自国家投资和项目合作单位投资。截止目前，该计划共投资约2.15亿澳元（共计约12.5亿元人民币。其中，国家投资约3.8亿人民币；项目合作单位投资约8.7亿人民币）。研究内容主要包括澳洲大陆数据网格和互用性，澳洲大陆的结构和演化，地球物理数据成像，地球物理和化学数据处理、分析、仿真和建模，地理空间参考系统和地球动力学，国家虚拟岩心数据库，地球物理观察系统等7个方面。

澳大利亚虚拟岩心库建设是一个澳大利亚联邦和各州政府合作项目，旨在让澳大利亚各州、地方地调局和各私人矿业勘探公司利用Hylogging高光谱扫描仪（图1），建立一个包含有澳洲大陆2千米内的岩心、岩屑及标本等实物地质资料的高分辨率图像信息、矿物组分成分信息、半定量化描述信息和元素测试分析结果、成果报告的地球科学信息数据库系统。该系统包括Oracle数据库、TSG数据处理分析软件包、一个标准的Web浏览器访问客户端界面和搜索工具。社会公众可利用互联网检索查询岩心、岩屑、标本等实物地质资料相关信息。Hylogging高光谱扫描仪由澳大利亚联邦科学与工业研究组织利用高光谱吸收和反射技术设计开发。

 

图1 高光谱岩心扫描仪

2．工作流程

澳大利亚虚拟岩心库工作流程如图2所示。主要分为数据采集和处理分析、数据存储、数据服务利用等三个阶段。澳大利亚联邦、各州和地方地调局以及各私人矿业勘探公司利用Hylogging高光谱扫描仪对岩心、岩屑、标本等实物地质资料进行扫描，然后利用TSG数据处理分析软件对岩心图像信息、光谱数据信息等进行解译、处理和分析，生成高分辨率图像信息和矿物组分成分信息，并将其与多元素化学测试分析数据、成果报告等其它资料进行集成，存储于Oracle数据库中，最后通过互联网利用澳大利亚虚拟岩心库门户网站将岩心、岩屑、标本等实物地质资料信息向社会公众提供服务利用。该系统可向社会公众提供信息浏览、检索查询、在线下载（支持CSV、PDF、FTP、XLS等文件格式）、资料订购和邮寄等服务。

 

图2 澳大利亚虚拟岩心库工作流程图

3．主要功能

澳大利亚虚拟岩心库系统主界面如图3所示。该系统主要包括虚拟岩心库基本信息介绍和检索查询两大功能。基本信息介绍主要包括系统使用说明、数据库相关信息、实物资料捐赠情况信息、全国实物地质资料岩心库联系方式、高光谱岩心扫描仪信息等相关情况的说明。检索查询主要包括按钻孔名称、项目名称、报告名称、元素测试分析名称和地图模式等五种检索查询方式。下面以地图模式的检索查询方式，介绍系统主要功能。

 

图3 澳大利亚虚拟岩心库系统主界面

（1）各岩心库分布检索查询功能

在系统主界面，选中“显示全国岩心库分布情况”复选框，打开如图3所示的全国岩心库分布图。例如，选择如图3所示的新南威尔士州伦敦德里市WB克拉克地球科学中心岩心库，打开如图4所示的伦敦德里市岩心库基本信息表。该表包含有该岩心库的地址、经纬度坐标、所有者、管理者、联系方式和网址等信息。选择该岩心库网址，打开其详细信息，包括馆藏资料情况、地质资料汇交情况、服务方式和联系方式等信息。

 

图4 WB克拉克地球科学中心岩心库基本信息表

（2）钻孔岩心检索查询功能

钻孔岩心检索查询功能提供两种方式：一是地图检索查询方式，在如图3所示的系统主界面中，选中“显示钻孔岩心分布情况”复选框，打开如图5所示的全国钻孔岩心分布图（图中叉号表示钻孔所在的位置），鼠标选择某钻孔，即可查看该钻孔所包含的详细信息；二是条件检索查询方式，选择左侧检索查询功能区的“Drill-hole（钻孔）”功能，打开如图6所示的检索查询界面。在“Search String（检索字段）”中输入查询的钻孔名称或关键字，即可进行检索查询。检索结果中包含如图6所示的钻孔名称、项目名称、经纬度、孔深、托盘数量、岩心盒格数、使用的扫描仪型号、入库日期、扫描状态、元素测试分析情况、成果报告等属性信息。

 

图5 钻孔岩心地图检索查询方式

 

 

图6 钻孔岩心条件检索查询方式

 

（3）钻孔岩心信息显示功能

在图5所示的钻孔岩心地图检索查询方式中选择某钻孔（例如WTB5钻孔）或在图6所示的钻孔岩心条件检索查询功能中输入要查询的钻孔，然后选择“Detail（详细）”功能，即可打开如图7所示的地质钻孔岩心信息，包括钻孔岩心基本信息表、托盘钻孔岩心图像信息、钻孔岩心光谱数据信息、矿物组分成分信息、半定量化描述信息等。钻孔岩心基本信息表包含钻孔名称、项目名称、经纬度坐标、方位角、倾角、坡角、孔深、终孔时间、托盘数量、标本数量、成果报告、分析者、保管者、扫描仪器名称、扫描时间、入库时间等属性项。

 

图7钻孔岩心信息显示

 

选择WTB5钻孔的2号托盘，打开如图8所示的钻孔岩心图像。该图显示了钻孔深度为106.9-114.2米，2号托盘的全部钻孔岩心图像信息。

 

 

图8 WTB5钻孔的2号托盘钻孔岩心图像信息

 

在图8中，选择WTB5钻孔的2号托盘第一格钻孔岩心或左边的“Section1（第一格）”，打开如图9所示的钻孔深度为106.937-107.084米钻孔岩心图像、光谱数据和元素测试分析结果等信息。在钻孔图像或光谱图像中选择某点，即可显示该点处的钻孔岩心的光谱吸收和反射特性。

（4）成果报告查看和下载功能

澳大利亚虚拟岩心库包含有该项目的成果报告信息，用户通过注册登陆后即可下载利用。

澳大利亚地质资料信息基本实行全部公开，各矿业公司和社会公众可以通过互联网下载或到馆借阅等方式，免费或有偿索取高质量的地质资料信息。其中，大部分资料可通过在线获取。但是，对于保护期内的地质资料信息进行严格保管，除得到地质资料汇交人同意之外，不对外提供服务利用。一般情况，国家出资形成的地质资料申请保护期限最长为6个月；私人企业出资形成的地质资料申请保护期限与其矿权许可证的有效期限有关，一般最长为5年。

 

图9 WTB5钻孔的2号托盘钻孔岩心图像及光谱数据信息

三、我国虚拟岩心库建设初步设想

借鉴欧美等发达国家实物地质资料信息化管理工作经验，结合我国实物地质资料管理工作实际，对我国虚拟岩心库建设提出以下初步设想。

1．目标任务

按照“分级管理、统一标准、信息集成、集中服务”的原则，将地质工作形成的所有的岩心、岩屑、标本、光薄片、样品等实物地质资料的扫描或照片图像、高光谱数据、矿物组分成分信息、半定量化描述信息、元素测试分析数据、成果报告、原始资料、库房保管信息以及一些实物地质资料相关属性信息等,通过整合、集成、著录等工作，利用计算机技术、数据库技术和网络技术，建设形成全国虚拟岩心数据库系统，及时向社会公众提供实物地质资料信息服务，实现实物地质资料的信息共享、资源共享和成果共享。从而进一步提高我国实物地质资料管理现代化和服务信息化的水平，有效解决应汇交的和无需汇交的岩心等实物地质资料的数字化保管和利用问题。

2．总体功能设计构想

全国虚拟岩心库主要分为数据采集、数据服务和运行维护管理等内容。对于数据采集，建议开发一套C/S（Client/Server，客户/服务器模式）架构模式的单机版数据采集系统软件，用来实现岩心、岩屑、标本、样品和光薄片等所有相关数据信息的输入、输出、处理分析和备份等，以方便数据管理和维护。利用单机版数据采集系统软件采集的数据信息，可直接导入到虚拟岩心库对外数据服务平台，进行统一的集中对外服务利用。该系统设计结构，及其包含的岩心、岩屑、标本、样品和光薄片等资料的字段属性项信息与对外数据服务平台基本一致，下面详细介绍，在此不再一一介绍。

全国虚拟岩心库的对外数据服务平台要以Internet技术为核心，采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器架构）架构模式，依托大型数据库系统，形成以国家级实物地质资料馆藏机构（国土资源实物地质资料中心）为主节点、31个省（区、市）各地质资料馆藏机构和各委托保管单位为分节点，具有数据信息输入、输出、浏览、检索查询、统计、数据处理和分析、数据管理等功能的地质科学信息数据库系统。我国虚拟岩心库总体设计结构应由数据库管理系统、服务发布系统和运行维护管理系统等三部分组成，总体设计结构如图10所示，其具体功能介绍如下。

 

图10 全国虚拟岩心库总体功能设计结构图

（1）数据库管理系统

全国虚拟岩心数据库旨在将我国各地质工作单位形成的（无论是馆藏保管的，还是将要埋藏或销毁的）岩心、岩屑、标本、光薄片、样品等实物地质资料的高分辨率图像信息、高光谱数据信息，以及半定量化描述信息、元素测试分析数据、成果报告、原始资料等地质资料信息集中存储于数据库中。对属性、空间数据等结构化数据采用关系数据库管理；对非结构化数据（Word、Excel、PDF、图像照片等）采用文件管理，在关系数据库表中标明存储路径。为方便数据库的管理和维护，对于不同种类的实物地质资料，按其类别分别存储于不同的数据库中，各数据库和表之间通过行政区划、保管单位名称、项目名称、档号、钻孔名称等

属性项建立一一关联关系。对于虚拟岩心数据库管理系统，应至少包含以下不同类别的数据管理子系统：

① 岩心数据管理子系统

岩心数据管理子系统用来存储钻孔岩心的扫描图像信息、光谱数据信息、矿物组分成分信息、元素测试分析数据和钻孔岩心基本信息等。钻孔岩心基本信息表应至少包含如表1所示的属性项。

表1 岩心基本信息表

② 岩屑数据管理子系统

岩屑数据管理子系统用来存储岩屑的三维激光扫描图像和照相信息、光谱数据信息、矿物组分成分信息和岩屑基本信息等。岩屑基本信息表应至少包含如表2所示的属性项。

表2 岩屑基本信息表

 

③ 标本数据管理子系统

标本数据管理子系统用来存储标本的三维激光扫描图像和照相信息、光谱数据信息、矿物组分成分信息、元素测试分析数据和标本基本信息等。标本基本信息表应至少包含如表3所示的属性项。

表3 标本基本信息表

 

④ 光片数据管理子系统

光片数据管理子系统用来存储光片的显微镜下观察图像信息、矿物组分信息、岩矿分析与鉴定、光片基本信息等。光片基本信息表应至少包含如表4所示的属性项。

表4 光片基本信息表

 

⑤ 薄片数据管理子系统

薄片数据管理子系统用来存储薄片的镜下观察图像信息、矿物组分信息、岩矿分析与鉴定、薄片基本信息等。薄片基本信息表应至少包含如表5所示的属性项。

表5 薄片基本信息表

 

⑥ 样品数据管理子系统

样品数据管理子系统用来存储样品的扫描图像或照相信息、矿物组分成分信息、光谱数据信息、元素测试分析数据、样品基本信息等。样品基本信息表应至少包含如表6所示的属性项。

表6 样品基本信息表

 

⑦ 捐赠信息管理子系统

捐赠信息管理子系统用来存储实物地质资料捐赠者的一些基本信息和实物地质资料信息。该系统应包含有捐赠实物资料类型、名称、采样地点、数量、捐赠人姓名、捐赠时间、捐赠人基本信息介绍等属性项信息。

⑧ 其它数据管理子系统

该数据管理子系统主要用来存储地质资料方面的新闻、通知公告、工作动态、法律法规、政策性文件、标准规范，以及古生物化石的展览展示等资料信息。

（2）服务发布系统

服务发布系统是全国虚拟岩心库面向社会公众的一个标准的Web互联网服务窗口。根据用户的需求和通讯技术的发展，虚拟岩心库服务发布系统应开发电脑客户端和手机客户端两个版本，以方便地质资料工作人员即使在野外只要有手机网络信号，即可进行实物地质资料信息的在线浏览、检索查询和下载等。服务发布系统应至少包含有以下不同功能的子系统。

① 检索查询子系统

全国虚拟岩心库最重要的作用之一是方便社会公众利用互联网进行在线实时检索查询。按照实物地质资料包含的数据信息和用户需求，检索查询子系统应包含按地图、行政区划、保管单位、项目名称、钻孔名称、成果报告名称、矩形、多边形、坐标拐点，以及关键字、模糊等不同类型的检索查询方式。

由于澳大利亚钻孔岩心数量较少，澳大利亚虚拟岩心库检索查询方式仅按照钻孔名称进行逐级查询。根据我国地质资料管理工作实际情况，检索查询功能包含两种设计思路：

一是按照项目名称/矿区名称/图幅名称进行逐级检索查询。无论用户选择哪种方式进行检索查询，本级或下一级即为项目目录信息，用户选择相关项目信息后，即可检索查询该项目包含的岩心、岩屑、标本、光薄片、样品、成果报告、原始资料、元素测试分析报告等扫描图像、照片和数据资料信息；

二是按照钻孔名称进行检索查询。由于我国钻孔数量巨大，钻孔岩心是实物地质资料中最重要的资料，为方便用户利用，提高网络检索查询速率，在GIS地图模式检索查询方式下，采用是否显示地质钻孔的方式，按条件采用逐级显示全国地质钻孔名称的方式进行浏览查看。用户选择某钻孔后，即可打开该钻孔所在的项目信息，以及该项目下与其相关联的岩屑、标本、光薄片、成果报告、原始资料、元素测试分析报告等扫描图像、照片和数据资料信息。

② 统计分析子系统

为方便国家馆、各省馆和地勘单位分别对全国、本省或本单位的实物地质资料信息进行统计汇总和分析，统计分析子系统应包括按行政区划、保管单位、实物地质资料类别、地质工作类型、工作程度等不同属性项进行分类统计汇总，并可形成报表进行打印输出和上报。

③ 地质资料利用管理子系统

地质资料利用管理子系统应向注册用户提供公开资料的下载、涉密资料的利用申请、文本或数字化资料的加工邮寄、岩心等实物资料的加工取样等服务。

④ 地质资料服务论坛子系统

为加强各级地质资料管理人员互动，方便地质工作人员进行交流和学习，及时共享地质资料管理和服务方面比较好的经验和做法，并充分了解地质工作人员的应用需求，开发出可适用的地质资料服务产品，应建立地质资料服务论坛子系统，以加强沟通。

⑤ 错误信息反馈子系统

用户在浏览检索查看实物地质资料信息时，如果对虚拟岩心库中的某些数据发现有错误，可以利用该子系统通过邮件方式向系统管理人员进行信息反馈，及时更正错误信息。

⑥ 其它信息显示子系统

在系统主界面还应设置地质资料管理和服务方面的相关新闻、通知公告、法律法规、政策性文件、入库数据量、用户访问量、服务指南、服务时间、联系电话、收费标准、个人资料库等信息显示功能。

（3）运行维护管理系统

运行维护管理系统始终贯穿于虚拟岩心库运行的各个环节。运行维护管理系统主要负责统一的身份认证、角色管理、权限管理、访问控制管理、运行监控管理、分析展示、服务状态监控、服务量统计、日志管理等工作。

四、工作建议

全国虚拟岩心库建设是一项系统工程，需要在国土资源部和中国地质调查局的统一组织领导，全国各级地质资料馆藏机构和各委托保管单位的积极配合下才能顺利完成。为尽快开启并将其建设完成，个人认为需要做好以下工作：

1．制定实物地质资料筛选、销毁、埋藏等管理制度，以及省级和地勘单位级实物地质资料库房建设方面的标准规范，修订完善《岩矿心管理通则》，为我国虚拟岩心库建设提供制度保障。

2．开展虚拟岩心库建设前期研究工作，包括开发或购置具有岩心图像扫描、成像光谱探测、波谱探测、矿物组分成分分析和反演、物性测量的高光谱扫描分析仪等软硬件设施，如澳大利亚的Hylogging高光谱扫描仪、英国GEOTEK公司的岩芯综合测试系统（MSCL）等；开展岩心等实物地质资料信息数字化提取技术、数据组织方法、数据采集技术、数据信息标注、数据发布与共享服务机制等方面的研究工作；研究制定我国虚拟岩心库建设工作方案，为我国虚拟岩心库建设提供基础。

3．选择1-2个省开展我国虚拟岩心库建设试点建设工作，进一步明确我国虚拟岩心库建设标准和内容以及数据发布与共享服务机制，完善我国虚拟岩心库建设工作方案，为我国虚拟岩心库建设提供技术保障。

4．在试点工作取得经验和技术方法可行的基础上，按照“统一部署、分步实施”的原则，全面铺开我国虚拟岩心库建设工作。

5．钻孔数据库是全国虚拟岩心库建设的重要组成部分之一，要努力做好全国钻孔数据库与虚拟岩心库建设的数据共享利用工作，做好数据库之间的接口衔接，充分利用已有钻孔数据库资料，避免重复工作。

五、结语

虚拟岩心库是相对于各实体岩心库而言的，是指由地质工作形成的岩心、岩屑、标本、样品和光薄片等实物地质资料及其相关样品分析数据和属性信息等资料，利用计算机技术、数据库技术和网络技术，建立形成的包含有钻探工作量的地质工作项目的所有地质资料信息，并能利用互联网向社会公众提供岩心等实物地质资料信息的在线浏览、检索、下载等功能的虚拟的地球科学信息数据库系统。

我国虚拟岩心库建设完成后，对于各地质资料馆藏机构中无需永久保管和无需汇交保管的岩心、岩屑、标本、样品以及光薄片等实物地质资料，进行数字化扫描或照相、整合、集成、著录数据库后，即可对其处理，这将使全部实物地质资料得到有效数字化保管，充分发挥实物地质资料价值，有效解决库房存储容量限制问题，使各单位库房真正达到保管具有重要意义的岩心等实物地质资料的目的，也有利于实现全国实物地质资料的资源和成果共享。我国虚拟岩心库的建设不仅是实物地质资料管理工作方法的改变和提高，更是管理理念与服务方式的革新，是以实物管理为重心的传统管理模式向以实物管理与信息化服务管理相结合的方向转变。