基于Oracle的岩石标本数据库设计与实现

张 聪，于炳松，莫少龙，郑仁乔，刘 璐，刘晓波

中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083

实践教学

基于Oracle的岩石标本数据库设计与实现

张 聪，于炳松，莫少龙，郑仁乔，刘 璐，刘晓波

中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083

摘 要：为提高地质学相关专业学生的岩石鉴定技能，并实现岩石标本的规范化管理，以中国地质大学（北京）岩矿实验室现有标本为基础建立了“数字化岩石标本库”。岩石标本库采用C/S架构，客户端实现用户的标本数据管理和检索，服务器端则用于提供数据管理和服务，以此实现岩石标本的数字化查询与管理。

关键词：岩石标本库；数据库；岩石标本描述

“岩石学”是地质学相关专业必修的一门专业基础课程，岩石矿物鉴定是每一名地质工作者必须掌握的一门专业技能，正确认识岩石是开展地质学工作的基础。目前，国内关于岩石标本的数据库寥寥无几，只有“国家岩矿化石标本资源信息网”有关于岩石资源的网页版的简单介绍，但内容不适合从事地质工作的初学者和专业人员查阅及使用。出版物方面，常丽华、陈曼云等[1-3]先后出版了矿物、岩浆岩、变质岩的鉴定手册，但使用起来繁琐，对于长期从事地质工作的人员来说，依旧缺少一个系统的介绍岩石的数字化数据库。

本文建立的“数字化岩石标本库”以中国地质大学（北京）岩矿实验室已有标本为基础，旨在实现实验室规范化管理，并满足地质学工作者和高等院校学生的查阅和学习需要。岩石标本库建立了一本丰富的岩石网络工具书，方便用户对岩石标本的上传、检索、下载等一系列操作，其中检索的内容主要包括每类岩石的图片、手标本描述、显微镜下鉴定等。用户在联网状态下通过客户端可以对服务器数据库中存储的岩石标本及其相关信息进行访问，授权用户也可根据要求上传自己的资料，这样就建立一套方便用户学习和交流的信息平台。

一、岩石标本数据库设计

1.岩石标本描述方法

岩石标本的描述分为手标本和薄片两部分，前者是综合野外产状，借助放大镜、小刀等工具肉眼对岩石初步定名；后者是依据偏光显微镜对手标本名称的进一步修正和完善，二者侧重的观察内容有所差异。手标本的描述主要针对颜色、结构、构造，可辨认的矿物成分特征和含量。颜色一般分为风化面和新鲜面；结构需要在岩石薄片鉴定中定出具体名称；对于构造而言，由于手标本具有局限性，故仅描述特殊的构造，如喷出岩中的杏仁构造等；矿物成分的观察和描述一般包括矿物名称、物性特征、粒度大小、百分含量等，具体描述时按照“先多后少”的顺序。岩石薄片的观察和描述则更多关注的是岩石的结构和矿物成分，观察和描述的顺序与前述手标本的要求一致，这种“宏观看构造，微观看结构”的观察方法也是岩石鉴定的一项基本原则。

从岩石类型来看，岩浆岩、沉积岩、变质岩的岩石种类繁多，但鉴定内容上大体都遵循上述手标本和薄片的鉴定原则，仅具体描述时有所差异。（1）不同结构的岩浆岩描述矿物成分时侧重点不同，具有显晶粒状结构的岩石一般描述主要矿物、次要矿物、副矿物和次生矿物。而岩石具斑状结构和似斑状结构时，分为斑晶和基质两部分描述。（2）观察和描述沉积岩时，从碎屑和填隙物两部分入手，尽管碎屑岩和碳酸盐岩略有不同，但是均可按照上述两部分进行描述，在此就不赘述。（3）变质岩的观察与岩浆岩相似，也是从颜色、结构、构造、矿物成分、次生变化、矿化蚀变特征等方面进行观察和描述。

2.数据库库表设计

岩石矿物标本数据库采用Oracle 10g来存储和管理岩石标本数据信息。Oracle 10g可以运行在多种操作系统平台，编写的程序也可以方便地应用于不同的操作系统[4]，可以为后续检索软件的改造升级和移植奠定基础。

根据前面介绍的标本描述方法，我们对手标本和薄片进行了数据库库表设计。标本的库表包括两个方面，其一为标本的基本信息，内容包括标本的ID、编号、名称、所属岩类与类型（手标本/薄片）、产地、数量以及采集日期（表1）；其二为标本的详细信息，包括标本颜色、结构、构造、成分等信息（表2）。另外，为保证数据库访问的安全性，数据库中还设计了用户信息表，只有管理员和具有一定权限的用户才能对数据库标本信息进行变更和用户管理等操作。

表1 标本基本信息表设计及说明

表2 标本详细信息表设计及说明

3.岩矿数据入库

根据标本的描述和库表设计，需要将已有的标本数据进行数据入库管理，主要流程如下。

（1）数据库建库。在服务器上安装好Oracle之后，会弹出数据库配置向导，在向导中需要进行服务主机名、端口号、网络服务名、密码等设置，最后Oracle会自动生成数据库实例。

（2）根据设计建表。Oracle安装配置完成后，需要利用SQL语言创建库表。根据库表设计我们创建了岩石标本基本信息表、详细描述表、用户信息表等多个表格。

（3）标本观察和描述。根据前述标本的描述方法，对实验室现有手标本和薄片进行了详细的描述。表3是标本编号为S3-007亮晶鲕粒灰岩的镜下鉴定示例。

表3 亮晶鲕粒灰岩镜下描述

图1 亮晶鲕粒灰岩镜下照片

（4）标本入库。在完成所有标本的观察和描述之后，统一对各个标本进行整理、核实以确保标本信息正确、完整。最后，利用C#语言开发数据添加模块将标本信息添加到数据库表中，完成标本信息的入库，数据添加模块最终集成到岩石标本检索软件中。

二、岩石标本检索软件的实现

1.数据检索方案

岩石标本库检索主要通过标本数据库的基本信息表来实现，用户在检索软件中输入检索条件，检索条件在后台程序中转化为操作数据库的SQL语句，通过程序接口发送到Oracle数据库，检索结果再通过检索软件界面显示给用户。

根据需要，标本的检索设计了5类检索方式，即按照标本名称检索、标本产地检索、标本编号检索、标本所属岩类检索以及高级检索，前4类检索用户只需输入一个检索条件，并选择标本类型（手标本或薄片），高级检索用户可以进行组合检索。

2.软件模块设计

通过对岩石标本检索软件进行需求分析，我们对检索软件进行了模块设计，包括标本数据管理、标本条件检索、标本数据维护、系统管理以及系统帮助5个功能模块。其中标本数据管理模块完成标本数据添加、编辑、删除，数据导入导出等功能；标本条件检索模块包括5类检索方式；标本数据维护模块主要负责对Oracle数据库中的标本数据进行管理，完成备份、恢复等操作；系统管理模块主要完成对用户信息的编辑（增删改查）和管理；帮助模块主要为用户提供操作说明，检索软件的模块组成如图2所示。

图2 系统功能模块图

3.软件开发实现

数字化岩石标本检索软件以Visual Studio 2008为开发平台，采用C#开发语言，后台以Oracle 10g作为应用开发工具。岩石标本检索软件可以完成标本基础数据管理、条件匹配查询、数据库维护、系统管理及帮助等功能。

岩石标本检索软件包括两个主要界面，当用户运行软件时会弹出用户登录对话框（图3），目前检索软件主要包括管理员账户和普通账户两类，管理员账户可以进行标本数据入库、标本数据编辑、标本数据删除等所有操作，而普通用户只能进行标本查询、查看等基本操作。用户输入的登录信息会与数据库用户信息表进行匹配，当用户输入正确的用户名和密码后会自动弹出检索软件主界面，如图4所示。

图3 岩石标本检索软件登录界面

图4 岩石标本检索软件主界面

默认的检索软件主界面为高级检索界面，用户可在查询检索界面中根据需要更改检索条件，例如用户在“按名称检索”界面中输入“岩屑杂砂岩”，并点击“开始检索”按钮，会在“检索结果”数据栏显示检索结果，此时为标本数据的基本信息（图5），用户需要查看详细信息，只需右键选择“详细信息”即可弹出标本详细信息对话框。

三、结论

图5 检索软件按名称检索示例

“数字化岩石标本库”是运用计算机、数据库技术实现对岩石标本的规范化管理、检索、修编等工作的一次尝试。这不仅方便实验室对标本的管理，其检索功能更为地质工作者提供了一本丰富的网络工具书，对从事地质工作相关的人员具有很大的参考价值。目前该标本库中包括141类岩石手标本和181类岩石薄片，对每块标本都有详细的描述信息，但实验室标本数量有限，故本数据库中所含标本并未包含所有岩石类型，计划在以后的研究工作中进一步地补充。另外，为方便后续检索软件的更新和使用，我们计划在后续工作中以此次标本数据检索软件的研发为基础，开展WEB版（B/S架构）岩石和矿物标本库的研制和建设工作，使数字化岩矿标本库的可用性和灵活性得到更充分的发挥。

参考文献：

[1] 常丽华，陈曼云，金巍，等.透明矿物薄片鉴定手册[M].北京：地质出版社，2006.

[2] 常丽华，曹林，高福红.火成岩鉴定手册[M].北京：地质出版社，2009.

[3] 陈曼云，金巍，郑常青.变质岩鉴定手册[M].北京：地质出版社，2009.

[4] 钟鸣，刘晓霞.Oracle实用教程：从9i到10g[M].北京：机械工业出版社，2005.

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1006-9372 （2012）02-0056-04

收稿日期：2012-02-24；修回日期：2012-04-05。

基金项目：中国地质大学（北京）教学实验室（中心）开放基金重点项目。

作者简介：张 聪，实验师，主要从事实验室管理、教学以及石油地质的研究工作。

Design and Development of Rock Sample Library Based on Oracle

ZHANG Cong, YU Bing-song, MO Shao-long, ZHENG Ren-qiao, LIU Lu, LIU Xiao-bo
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Abstract:To improve the rock identifi cation skills of students majoring in geology and related subjects, and to meet the standardized management of rock samples, the authors designed and developed a digital rock sample library based on data from petrology and mineralogy laboratory, China University of Geosciences (Beijing).The library is established with C/S architecture which provides interface services for client with samples management and information search and data services to realize digital search and management.

Key words:rock sample library; database; rock sample description