基于信息化的实物地质资料管理应用及研究

孙 陶，武彦斌，王玮平

1 概述

当今社会，数字化水平已经成为评价管理服务现代化水平的重要标志。信息管理渐渐地成为现今最具富效率的管理手段，信息资源也已经成为社会发展与国民经济的重要战略资源。实物地质资料作为地球科学探测技术研究的基础性资料，实物地质资料的管理水平的高低将直接影响地球科学的发展速度。

《地质资料管理条例》（中华人民共和国国务院令[2002]349 号）、《地质资料管理条例实施办法》（国土资规[2002]16 号）、《实物地质资料管理办法》（国土资规〔2016〕11 号）对实物地质资料的信息化管理有着明确的规定。《条例》第五条要求“国家建立地质资料信息系统”。《实施办法》第四条第三款指出“全国地质资料馆，省、自治区、直辖市国土资源行政管理部门的地质资料馆和地质资料保管单位，在履行职责中应建立和维护地质资料信息服务系统”；第十九条指出“地质资料馆藏机构应当利用现代信息处理技术，提高地质资料的处理、保管水平，建立地质资料信息服务网络系统，公布地质资料目录，开展对地质资料的综合研究工作，为政府决策提供依据，为社会提供公益性服务”。《管理办法》第十五条要求“国土资源实物地质资料中心应及时汇总、检查和整理全国实物地质资料信息，建立全国实物地质资料目录数据库、重要地质钻孔数据库及其他实物地质资料数据库。省级地质资料馆藏机构应及时采集、录入和更新实物地质资料目录、重要地质钻孔等数据信息。”

2 实物地质资料管理现状

新中国成立以来，国家的地质勘探产生了很多的岩心、标本、化探副样等等实物地质资料，但由于国家实物地质资料实行分级管理、分散保管，因此，大量的实物地质资料大多由地质局直属部门和地方局分散保管。因为实物地质资料体量大、管理费用高但托管单位实力有限，导致岩心、标本、样品等其他实物地质资料的管理情况不佳。2009 年，国土资源部对全国实物地质资料管理状况进行摸底调查[1]，调查数据见表1。

从全国来看。实物地质资料种类多、数量大、保管分散，且涉及部门众多，管理现状令人担忧。具体表现在，实物地质资料数据还不能满足数据交互的需要。与需求相比，当下的实物资料管理显露出“电子资料尚不能统一标准、统一规范”得缺陷，信息服务中难免有“无米之炊”的尴尬情况[2]。各级地勘单位和工矿企业上交的实物地质资料，只限于实物地质资料的简易账目，缺乏实物地质资料信息化管理的完整数据，实物资料基础数据库亟待完善。伴随馆藏资源和数字化资料的增加，一个高效、完整、智能、安全得全国实物地质资料综合信息数据库系统亟待建设。实物资料的共享标准体系不完善，实物地质资料的信息交互与服务共享的交互数据、性质参数、描述资源、服务模式、信息平台、信息传递、内容发布、信息安全、数据对接等相关技术和标准亟待完善，现有数据还不能完全满足国家重大需求和为社会公众提供需要的资料信息。

总而言之，我国的实物地质资料管理手段仍旧落后，管理体系还不健全，实物地质资料管理的信息化程度不高。

3 管理信息系统的应用

实物地质资料管理信息系统主要设计内容包括：馆藏业务信息交互、岩芯标本描述及扫描图像数据采集、馆藏信息数据存储、实物服务集群、自动化仓储控制等，并预留互联网实物资料信息查询服务功能。

管理信息系统的基本原则是优化实物地质资料管理和实物地质资料数据应用，包括：梳理实物地质资料汇交流程，建设实物地质资料数据库，优化信息管理工作，创新管理方式和手段。该管理信息系统运行的同时，通过与原地质档案馆数据融合，完成原始地质资料、实物地质资料、成果地质资料的密集存储和综合管理，实现地勘成果在地学研究上的综合应用。

管理信息系统的关键是数据库设计、系统空间模型建设、属性数据拟合和系统数据库建设。数据库结构的合理设计能够提高系统的工作效率，从各种实物地质资料数据中筛选扩展类型数据。系统数据库采用关系型数据结构，系统结构分为三层：客户端、Web 服务器和数据库。客户端为用户提供得可访问接口是一个可视化操作界面，在Web 浏览器环境下运行并直接参与数据库交互。在整个系统中，Web 服务器发挥信息中转站的效果，它为客户端提供数据库的数据浏览查询。整个系统的底层是数据库，它采用Microsoft SQLServer 关系数据库管理系统，用于存储各类数据。

实物地质资料的管理信息系统建设不仅可以较为完整、快速地存储岩芯标本得所有原始图像数据及其它数据，弥补因岩芯风化、破碎及取用产生的岩芯损毁，最终实现实物地质资料永久保存的目标，而且通过资料数字化和数据库等技术手段，实现实物地质资料的信息交互，为更多档案查询者提供更加快捷得信息检索服务和易于处理、便于研究的档案信息，通过对相似岩芯图件信息进行的比对与评价，为生产、科研和领导决策提供便利。

实物地质资料管理信息系统利用实物地质资料档案信息资源优势，为专业化研究和社会化应用服务，作为全国实物地质资料的管理机构，必须开发面向实物地质资料的实物管理和档案建设的管理信息系统。依托数据库技术建立起一套实物地质资料信息管理数据库，涵盖区域地质数据库、野外钻孔数据、矿产资源数据等，然后应用信息系统理论，对海量地质数据形成规范化管理，最后利用数据挖掘技术提供资料查询服务。

4 实物地质资料信息化建设

实物地质资料的信息化建设是实物地质档案数字化和数据有序化得过程；也是实物资料数字化服务的研究方向，同样也是实物地质资料信息检索和信息服务得基础。

4.1 设计思路

实物地质资料的信息化建设是针对地质勘探中采集的化探副样、光（薄）片、标本、岩芯等实物，开展以岩心扫描为主、薄片电子化和标本记录为辅得实物地质资料信息化工程，遵循标准的数据组织结构和信息采集规范，对实物资料属性数据、钻孔岩芯数据、标本数据、化探副样数据、光薄片数据和开采单位、保管单位信息的储存和管理。数据库通过帮助用户了解地勘工作项目中产生的实物资料类型及数量、存储现状和查询信息，实现综合化的多源信息检索查询服务。具体建设内容如下：

表1 国土资源部2009年全国实物地质资料管理状况调查数据

4.1.1 实物地质资料数据采集软件开发

针对实物地质资料特点，开发具有实用性的数据集采软件，组成分级管理、分类保存、规范化的实物地质资料信息收集、统计、分析系统，为建设全国实物地质资料数据库提供技术支持。

4.1.2 建设实物地质资料数据资源数据库

通过链接专业化的实物地质资料信息采集软件，将实物资料信息分级分类上传入库，汇集实物汇交清单生成、类型筛选、自助录入、验收、入库、封存、移交、数据库目录生成、档案借阅、监管统计、库房管理、台帐管理等实物档案管理功能，建立信息数据库，用于储存资料名称、从属类型、入库数量、产出位置、产出方式、开采时间、汇交人员、项目名称、保管信息等基础信息和以岩芯扫描图件、红外光谱图件、薄片显微图件、标本图件和分析数据等专业信息。

4.1.3 组建实物地质资料数据集群服务系统

在信息资源数据库建设的基础上，搭建一套全国实物地质资料信息集群服务系统，将馆藏数据库和来源单位的实物地质资料信息资源进行链接，并与国家其他地质资料数据库对接，实现实物地质资料信息资源数据库与成果地质资料数据库、原始地质资料数据库等数据源的信息交互，确保实物地质资料管理信息系统信息数据的动态更新，实现全国实物地质资料信息的高效互联互通。

4.1.4 开展实物地质资料信息检索服务

基于信息资源数据库和集群系统，构建分类分级的共享体系，开展实物目录查询、档案借阅、电子阅览室、数据复制与报告输出、陈列展览、电子信息网络查询、地学教育科普等服务。提供实物地质资料档案线上与线下的浏览、检索、查询、分析、统计、备份等服务。

4.2 关键技术

实物地质资料信息化建设主要涉及三项关键技术，具体为：面向对象设计模型构建、搭建式开发、数据库设计。

4.2.1 面向对象设计模型构建

面向对象设计就是运用面向对象的方法进行系统设计，针对体系结构、分布方案、并发控制、数据管理之间做出分类并建立联系，通过不同对象间消息传送构成不同的系统，然后利用关系型数据模型建立面向对象的空间数据库，从而解决非结构化空间数据存储以及属性数据和图形数据间统一管理的问题。实际开发过程中，通过应用非结构化空间的数据表达，抽象岩芯、货仓位置、钻孔编号和库存属性间信息关系，有效地建立各路数据链接关系，应用非结构化空间数据表达完成实物资料属性信息得快速检索任务。

4.2.2 搭建式开发

数据库的搭建式开发是系统建设的前提。正确开发数据结构能够加快系统的开发速度，解决各种实物地质资料数据类型的存储和管理问题。搭建式开发涵盖了自定义表单工具、工作流、SOA 功能仓库和运行平台，它通过设置多种权限模型，涵盖空间数据权限、业务权限和功能权限等，实现面向所有客户端权限的严密控制，保证数据访问安全，并编写详细得上机日志，确保操作的可追溯性以及功能实现的独立性与复用性。

4.2.3 数据库设计

数据库设计过程包括逻辑设计、概念设计、物理设计三个步骤。概念设计以需求分析为基础，建立数据概念结构，通过对系统数据加以分析，确定实体之间的属性，标识出实体属性之间依赖关系，构建实体—联系模型。逻辑设计则是以数据库特征为基础，把概念结构表达为相应得逻辑结构，消除实体中不应存在的多对多关系，实现概念结构得优化。物理设计是以数据管理特点为基础，确定数据库的存储结构，实现数据库文件字段名称、宽度和类型的确定，并在数据库文件之间建立索引。

4.3 总体方案

实物地质资料信息化建设是为国家行政管理部门、地质科研单位、地质大队、地方局和矿山企业提供数据分析与档案查询服务。管理对象是多种地质属性得实物地质资料，包括数万米钻孔岩芯数据和实物资料索引目录数据，涵盖全国范围地调和钻探岩芯、标本数据、化探分析留下的副样、地层剖面标本和光（薄）片电子数据。

根据现行行业和国家规范，满足实物地质资料实际管理需要，应用面向对象设计模型构建关系型数据库，对实物地质数据进行统一管理。数据库基于Windows 操作系统，在SQLserver2000 语言基础上开发，划分出七个界面：业务进度界面、信息采集界面、数据编辑界面、入库操作界面、馆藏分布界面、数据检索界面和信息浏览界面。涵盖实物地质资料汇交与验收、扫描与建档、入库与管理、查询与服务4 个阶段。

实物资料入库前，需进行信息采集和录入工作。实物地质资料的信息采集主要包括：实物实体表面信息采集、相关资料录入和扫描、实物地质资料档案著录、检索工具制作。其中实物实体表面信息采集包括岩心扫描、标本立体照相、光薄片成像等；相关资料扫描包括文本扫描和图纸扫描。

入库后，通过实物地质资料管理信息系统进行录入。信息录入主要包括：样本描述、薄片照片数据、岩芯照片描述、组合分析样数据、光谱样数据、岩石全分析样数据、物探数据、化学分析样数据、岩芯库岩芯存放位置信息等。

该系统基于现行计算机操作系统运行，分为客户端和服务器两部分，分别通过集团内网链接，服务器端存放数据，客户端存取、处理数据。该信息系统由数据编辑、系统维护、数据处理、统计分析、检索查询和数据输出六部分组成。它将钻井孔、取芯流程、岩芯编录、岩芯分析等各项信息分门别类入库，并同时录入岩心描述信息及其扫描图像。系统以信息目录、图像、数据表和报表得形式把检索浏览结果准确、直观得呈现给用户。

系统数据库由5 个分库和八个子库组成。分库包括岩芯图像分库、钻孔数据分库、电子信息分库、地质地层信息分库。其中，图像分库所涵盖的数据属性有照片、图层、专业图件、地质剖面、岩心柱状图等；钻孔数据分库所包含得数据属性有采取率、起止深度、钻孔深度、钻孔编号、取芯层位等；电子信息分库包含得数据属性有成果获奖等级、成果报告、测试分析数据等；地质底层信息分库包含得数据属性有采集人、标本采集地点、类别、标本名称等。

子库组包括科学钻孔子库、生产钻孔字库、环境调查子库、地层剖面子库、典型矿床子库、岩石子库、特殊地质构造子库、地球化学子库，所有子库依据其自身特征涵盖不同得数据属性。通过面向对象的搭建式数据库设计，实现岩芯图像呈现、地图空间展示、图幅系统展示、数字展厅、综合查询等功能。同时，把信息系统与GIS 技术融合，把库房突显作为图形数据得节点。通过对象—关系型数据模型，架构岩芯位置信息和库房平面图之间的联系。综合钻孔的空间位置数据，实现钻孔地理位置、岩芯、钻孔信息的完全联动。

完成实物资料的信息资源数据库建设后，采用Web 搭建一个实物地质资料信息检索平台，并与全国范围内的地质局直属单位、各省地调队的数据库建立链接，把实物资料目录数据、成果资料数据、原始资料数据和成矿区信息进行集群，建立起全国实物资料集群服务系统，通过共享服务平台提供社会化共享。开发目录信息检索服务，实现全国实物地质资料交互式服务。

通过实物地质资料信息化建设，能够形成全国统一的实物地质资料“账本”，实现与各直属单位、地方局的信息共享，强化监管，落实管理。达到实用性、可靠性、先进性、安全性、可操作性、可维护性、可扩充性的目标。

5 实物地质资料信息化管理的意义

实物地质资料是地质资料的关键构成，通过信息化建设，为实物地质资料管理开创了新的起点。实物资料的信息化管理，可以为社会和国家积累一笔珍贵的数据财富，使实物档案资源得到充分使用，简化了重复工作，提高科研生产效率，推动了地质行业和社会经济的全面发展。

与传统的实物资料人工记账方式相比，实物地质资料的信息化管理打破了信息交流范围限制和利用率不高得缺陷，通过采用GIS 技术、现代数据库技术和计算机组网技术相结合的信息化管理模式，使实物资料信息通过局域网、广域网传送可视化工作，使地质档案信息得到最大范围内传播界面，克服了传统手工记账带来的查询不便、统计困难、提供迟缓的缺憾，推进了实物地质档案服务方式的数字化、科技化，提高了实物地质资料二次开发利用的水平。

经过实物地质资料信息化建设，实现了岩芯位置、岩芯信息、钻孔地理位置、钻孔信息的联动查询，取得了实物资料管理手段上的突破。按照统一标准，将全国实物地质资料信息进行采集导入，改变了实物地质资料信息长期封锁在库房的现状，建成统一标准、统一规范的全国实物地质资料信息服务体系，实现全国实物地质资料信息共享，建立常态化信息更新机制，有利于实物资料现代化服务。

实物地质资料信息管理和服务体系的实施，填补了实物地质资料管理的空白，完善了地质档案体系，一方面将数字化的实物地质资料信息作为地质成果档案予以永久保留；此外，使这一珍贵的信息资源得以系统化开发研究，为地质勘查发挥作用。此外，实物地质资料的馆藏机构将信息化技术用于收集、保管、研究，大大方便了实物地质资料的管理维护、查询统计工作。基于网络发布平台运行，将有利于提高地质调查重大成果、地球系统科学、资源与环境关系等地学知识教育、传播与普及，开发通俗易懂的科普产品，开展实物地学科普基地建设，提升社会影响力。

6 结论

开展实物地质资料管理的信息化建设符合《地质资料管理条例》、《地质资料管理条例实施办法》、《实物地质资料管理办法》的要求，符合地质资源勘查中长期规划的要求，符合国土资源部对实物地质资料委托保管的要求，符合国家未来发展战略要求，在国家的方针、政策方面和自身的发展方面均是适时的、必要的，对促进我国地质资源开采与储备、地学事业的顺利发展，具有十分重要的意义。

然而，实物地质资料的信息化管理还存在一些短板，为了弥补不足，需要加强如下几个方面：

1）重视科学实施，落实人员配给，明确工作节点，落实资料汇交，跟进监督和指导，争取早日完成实物地质资料汇交和实物档案数据库建设内容。

2）落实科研经费，确保各项工作顺利完成。

3）强化技能培训，对实物地质资料管理人员进行严格培训，加强档案标准化宣贯，为实物地质资料信息管理和服务体系建设打好基础。

4）强化服务理念，以服务促进发展。要求实物地质资料信息管理机构简化办事流程，开辟地质资料借阅复制、实物汇交等领域的网络审批流程，提供免费借阅和复制服务，以优质的服务促进信息流动，从而提高实物地质资料信息化水平。