基于Web Service技術的巖芯圖像顯示研究

米勝信，肖世偉，姚聿濤，王 琳，高志新

（1．國土資源實物地質資料中心，河北 三河065201；2．中國地質調查局發展研究中心，北京100037）

地質資料信息是經濟社會發展的重要基礎資源之一，是地質找礦成果的載體和基礎要素，而巖芯便是地質資料最重要的組成部分。巖芯服務主要因素體現在圖像和描述信息上，巖芯圖像的觀察在確定巖性、推斷沉積環境以及地質特征綜合研究中，具有不可替代的作用。以往工作中，由于受多種因素影響，在巖芯的保存、觀察、取樣分析及資料的綜合研究利用等方面，存在較多問題，不利于研究工作的深入開展。近年來，伴隨計算機信息技術的飛速發展，巖芯掃描圖像作為一項巖芯觀察分析的新技術，逐漸得到推廣應用并逐步完善，將巖芯圖像信息在互聯網發布提供服務，這極大地提高了巖芯圖像觀察的利用率。為此，國家實物地質資料館開發了重要巖芯圖像服務系統，將國家館采集的重要礦山巖芯數字化成果，在中國實物地質資料信息網發布，及時向社會提供專業的巖芯圖像服務。

在系統開發過程中，如何將巖芯圖像在瀏覽器客戶端頁面上清晰流暢的顯示，是我們攻克的主要問題之一。

1 巖芯圖像顯示的問題

巖芯圖像信息是指利用巖芯掃描儀，對巖芯表面進行平面滑動掃描而生成的JPEG標準壓縮格式的圖片。鉆孔巖芯掃描圖見圖1。將這些具有高保真度的巖芯圖片作為核心數字信息存儲在計算機中，進行永久保存并通過網絡提供服務，在一定程度上節約了保管成本，提高了服務效率。

圖1 鉆孔巖芯掃描圖

1．1 巖芯圖像太大

國家實物地質資料館引進的是YXCJ－VZZ型圖像高分辨率巖芯掃描儀，掃描的分辨率的350dpi，單張巖芯圖像掃描長度為1m（行業通用的巖芯盒長度為1m），寬度為5～10cm（巖芯直徑），平均每張巖芯圖像的大小在5M～10M之間。

由于瀏覽器的緩存是有限的，一般客戶端配置在50M～100M之間。因此如果將一個鉆孔的所有巖芯圖像直接加載，很容易造成瀏覽器卡死現象。

1．2 巖芯圖像太長

固體礦產的鉆孔深度一般在100～2000m之間，如果將巖芯圖像從起始深度到終止深度進行全孔掃描，巖芯圖像將會達到100～2000張，而為了讓巖芯圖像自下而上的連貫顯示，這樣整孔的巖芯圖像將會使瀏覽頁面非常長。如果在HTML頁面中使用幾百乃至上千個＜img src＝”圖像路徑”＞這樣的方法顯示圖像，在頁面第一次加載時，瀏覽器就要下載這幾百張圖片，就可能將瀏覽器卡死，這樣做既不能保證頁面加載速度，又不符合用戶瀏覽習慣。

1．3 巖芯圖像與巖性描述信息深度不一致

巖芯圖像能很好的反應鉆孔所在地的地質特征，但是有些地質特征不僅僅是通過肉眼就能分辨的，如果在瀏覽觀察巖芯圖像的同時，配以巖石名稱和巖性描述信息，則就能更好的對巖性進行理解和把握。但是由于巖芯圖像的深度是根據回次來界定的，而巖性描述深度則是根據巖性分層的深度來界定，這就造成了巖芯圖像深度和巖性描述深度不統一的問題，為用戶觀察瀏覽帶來不便。

2 解決方法

為了解決以上問題，我們通過研究和利用WebService技術、圖片在瀏覽器中的“Lazy－Load”技術等綜合方法，來實現巖芯圖像在客戶端清晰流暢的瀏覽查詢，并且給瀏覽者以很好的用戶體驗。

Web Service技術是應用程序通過互聯網發布和利用軟件服務的一種標準機制。它提供了一套分布式的計算技術，在Internet或Intranet上通過使用標準的XML協議和信息格式提供應用服務。Web Service實現的功能可以是響應客戶一個簡單的請求，也可以是完成一個復雜的業務流程，一旦一個Web Service配置好后，其它應用程序和其它Web Service就可以直接發現和調用該服務。

2．1 加載巖芯圖像頁面

由于鉆孔巖芯的采集和數字化管理都是依托項目來完成，按照實物地質資料傳統的查詢方式，即從案卷級到文件級信息的逐級查詢，全國重要巖芯圖像服務系統先加載鉆孔巖芯所在項目信息，包括該項目的摘要、行政區劃、所有鉆孔等信息。然后點擊其中的一個鉆孔信息（如ZK007），將顯示這個鉆孔的巖芯圖像、巖性描述、巖性化學分析結果等信息，如圖2巖芯圖像頁面所示。

該系統的前臺巖芯圖像顯示Drill＿Show．aspx頁面中，主題區域有三部分組成，A區域顯示深度標尺，B區域顯示巖芯圖像，C區域顯示巖性描述信息。

在Drill＿Show．aspx這個頁面中，充分應用了WebService技術和Javascript的圖片“Lazy－Load”技術，并使用了 Telerik公司的 UI For Asp．net Ajax控件。在頁面加載時，首先從頁面的URL“CGSIBiz／Drill＿Show．aspx？DrillID＝1072”中獲得鉆 孔 ID，然 后，調 用 DrillInfo info ＝ cs．GetBasicDrillInfoByID （DrillID）和 ProjectInfo pinfo＝cs．GetCGSIProjectInfoByDrillID（DrillID）方法，從數據庫中獲得鉆孔和鉆孔所在項目的簡要信息。

根據鉆孔對象的屬性“鉆孔編號”，再調用IList＜CoreImageInfo＞imgs＝cs．GetCoreImageOfDrill（info．JH）和IList＜CoreDESCInfo＞Descs＝ cs．GetCoreDESCOfDrill（info．JH）方法，從后臺數據庫中獲取這個鉆孔的巖芯圖像集合與巖性描述集合，這樣為實現該頁面數據顯示準備好了數據。接下來使用這些數據，利用控件構造能夠讓瀏覽器交互查詢的圖像顯示界面。

2．2 設置標尺

圖2 巖芯圖像頁面（Drill＿Show．aspx）

如果將一個鉆孔所有的巖芯圖像在瀏覽器屏幕上滾動顯示，將會增加瀏覽器的緩存壓力和滾動頁面的長度，不利于用戶觀察。

為此，利用Telerik公司的Ruler控件，設置巖芯長度標尺。鉆孔巖芯圖像集合每條記錄都有起始深度、終止深度，根據這兩個屬性，計算出整個巖芯記錄的起始深度和終止深度，把這兩個值作為左側標尺的起始刻度與終止刻度。

然后根據巖芯長度的不同，將巖芯平均分段，每段巖芯圖像在瀏覽器屏幕內滾動顯示，這樣使巖芯圖像清晰流暢的顯示。

由于鉆孔巖芯長度不一，如果用使用統一的標尺間隔，就會出現標尺刻度特別密集或者特別稀疏的情況。根據用戶瀏覽器尺寸和分辨率綜合因素，設置如表1所示的標尺，這樣幾乎涵蓋所有深度范圍的鉆孔巖芯，很好的解決了長短不一的標尺顯示問題。

表1 顯示標尺間隔／m

2．3 顯示巖芯圖像

在圖2中B區域，顯示巖芯圖像信息。在表格控件ImageTable中，將加載圖片的HTML代碼，調用巖芯圖片。

由于巖芯掃描原始圖像較大，在巖芯上傳前，將所有的巖芯圖像進行了統一縮放。在B區域中調用的圖片路徑為壓縮后的圖片。經過多次測試，發現圖像的像素設置為65dpi，240像素最為合適，同時滿足瀏覽速度和觀察清晰度的要求。為滿足用戶對原始圖像的需求，同時設置了原始圖像的瀏覽和下載功能。

然后利用圖像顯示的“Lasy－Load”技術，實現圖像的加載顯示。“Lazy－load”是通過延遲加載來實現按需加載，達到節省資源，加快瀏覽速度的目的。就是瀏覽器中一系列滾動的圖片，一開始并不把這些圖片加載進來，而是當用戶拉動上下滾動條時，圖片到了瀏覽器顯示的位置，這時，瀏覽器中的Javascript代碼執行加載動作，把圖片從服務器端下載到瀏覽器中并顯示。為實現此目的，在頁面代碼圖像的src屬性設置一個固定的值loading．gif，而data－original屬性才是真的圖像路徑。

＜img src＝”／style／image／loading．gif”class＝”lazy”data－original＝”" ＋ SImagePath ＋ "”width＝”240”／＞"，這段代碼意義在于，當用戶將頁面滑動到這個圖像時，頁面中的javascript把src屬性的值，修改為data－original屬性的值，實現圖像的lazy－load，即邊看邊加載。

2．4 統一顯示巖芯圖像和描述信息

在上圖C區域中，顯示巖性描述信息。當我們拉動左側標尺中的游標時，將觸發左側標尺javascript事件OnClientValueChanged，然后調用函數OnClientValueChanged＝"ScrollCoreImages－DESCs"，這個javascript函數首先取得標尺的當前位置，然后通過Ajax異步通信，使用json格式，把鉆孔編號DrillID和巖性描述的深度DEEP兩個參數傳輸到服務器端的Web Service：

／CGSIBiz／Drill＿Show．aspx／GetDrillCoreImageList，獲得同樣json格式傳回來的巖芯圖像集合result（這個圖像集合，只包含游標的當前位置例如261m開始，一個標尺間隔30m的圖像集），使用這個圖像集合構造好新的圖像HTML代碼，即ImageHtml，再把這個ImageHtml代碼，通過MYM（"＃ImageContainer"）．html（ImageHtml），賦值給中列的＃ImageContainer，這樣，中列的圖片就換成了游標的當前位置到下一個標尺刻度的圖像。

C區域中的巖性描述是以深度為單位進行單條存儲的，表格的每一行都賦予了一個ID（trow1．ID＝"DESC"＋ CoreDESCID．ToString（）），例如對應于236．4～273．61m的這條記錄的表格行在數據庫存儲的ID就是 ＃DESC3205。利用ScrollCoreImagesDESCs函數，再和服務器端的里Web方法／CGSIBiz／Drill＿Show．aspx／GetCoreDESCID通訊，根據DrillID和深度DEEP的值，獲得這個深度對應的巖性描述記錄的ID，如圖2所示，261m深度位于深度位于236．4～273．61m這條巖性描述記錄之間，那么獲得了這條記錄的ID（例如這條記錄的ID是3205）。這樣巖芯圖像深度和巖性描述深度就通過標尺的深度進行了有效的統一，同時在頁面中進行顯示。

最后，為了使用戶更直觀的觀察巖芯圖像與之對象深度的巖性描述信息，利用ScrollCore－ImagesDESCs函數，將該行的巖性描述信息做高亮顯示。根據表格行的ID（如＃DESC3205），滾動這個行到頂端的位置，把表格中所有行的背景變為白色，再把這個表格行的背景變為灰色（＃DDD）。

2．5 顯示輔助信息

利用Telerik slider控件，在頁面左側建立四個“滑動門”，分別顯示資料信息、巖芯巖礦分析數據及下載、其他相關鉆孔和幫助信息。在頁面加載時，根據鉆孔編號DrillID，調用相關過程，從數據庫中取得相應信息，使用戶輕易檢索查詢。

3 需要進一步研究的問題

3．1 分布式巖芯圖像的發布與共享服務

在國土資源部辦公廳即將下發的《關于進一步加強實物地質資料管理的通知》中要求，國土資源主管部門和實物地質資料館藏機構要建立和完善相關機制，提高向全社會提供實物地質資料服務的能力。進一步加強實物地質資料數據庫建設，開發服務產品，豐富服務內容，夯實服務基礎。

目前，重要巖芯圖像服務系統只是發布的國家館采集整理過的鉆孔巖芯，隨著全國各省實物地質資料館的興建，將有更多的鉆孔巖芯被采集掃描等數字化工作。到目前為止，已有安徽、廣東、河南、四川、遼寧、黑龍江等省市已經建立或準備建立實物地質資料館。解決好將各省館的分散采集保管的圖像信息進行分布式存儲，然后建立統一的服務平臺，實現鉆孔巖芯圖像的統一發布和共享服務這一問題，將在提高實物地質資料服務水平和資源節約等方面發揮重要作用。

3．2 高光譜巖芯圖像的利用

隨著高光譜掃描技術在地質領域的應用，為巖芯數據服務又提供了一個平臺。高光譜巖芯掃描圖像主要原理是，以主要吸收譜帶、譜帶組合特征、譜帶精細特征和譜帶變異特征為基礎，對礦物進行分層識別，建立礦物識別分層譜系，從而可以更客觀的判定礦物的巖性特征。

高光譜巖芯圖像在地學服務研究方面的優勢表現為增加巖芯圖像數據維數，拓展服務領域；生成長期有效的數字化巖芯檔案和影像，提高地質巖芯編錄的效率、客觀性和一致性，并與前人的巖性描述信息進行對比分析。

國家地質資料館與中國地質調查局油氣中心合作，利用澳大利亞Hychips高光譜巖芯掃描儀開展工作。我們將研究如何將Web Service技術與高光譜掃描技術結合，開發出具有定制特征的產品，體現服務的差異化。

3．3 巖芯巖礦分析數據的統一發布

巖芯巖礦分析數據是通過化學方法，對巖芯進行系統的理化測量，獲取其礦物元素組成含量結果，是對巖芯最客觀的認識研究方法。巖芯巖礦分析數據也是根據深度信息為單位進行記錄和存儲的，但是由于鉆孔所在地的地質環境不同，造成各鉆孔測試的主元素和伴生元素的種類、數量也不相同，在建立數據庫時存在一定的難度。下一步將研究如何利用Ruler控件，使其與巖芯圖像和描述信息同步顯示。

4 結 語

Web Service技術是作為互聯網發布一種標準機制，利用它開發的系統具有可重構、可移植性好，開發周期短，系統升級維護方便等優點，并能充分利用網絡資源，真正做到了資源共享，并且在平臺兼容性、穩定性和安全性方面，性能優越。

利用Web Service技術，很好的解決了巖芯圖像加載速度、頁面顯示長度和深度不統一等問題，在重要巖芯圖像服務系統開發過程中發揮了重要作用。雖然有一些問題需要解決，但在現有的條件下開，已經最大程度的發揮了巖芯圖像的服務特點。

到目前為止，利用該系統共發布400個鉆孔十多萬米巖芯圖像信息，充分體現了國家實物地質資料館的行業地位，為國家實物地質資料館在線實物地質資料信息服務提供了便利，在經濟發展、政府決策、地質找礦和地質科普等領域發揮了至關重要的影響。

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