基于Web Service技術(shù)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(shí)物地質(zhì)資料中心，河北 三河065201；2．中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京100037）

地質(zhì)資料信息是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源之一，是地質(zhì)找礦成果的載體和基礎(chǔ)要素，而巖芯便是地質(zhì)資料最重要的組成部分。巖芯服務(wù)主要因素體現(xiàn)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(huán)境以及地質(zhì)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(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，巖芯掃描圖像作為一項(xiàng)巖芯觀察分析的新技術(shù)，逐漸得到推廣應(yīng)用并逐步完善，將巖芯圖像信息在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布提供服務(wù)，這極大地提高了巖芯圖像觀察的利用率。為此，國家實(shí)物地質(zhì)資料館開發(fā)了重要巖芯圖像服務(wù)系統(tǒng)，將國家館采集的重要礦山巖芯數(shù)字化成果，在中國實(shí)物地質(zhì)資料信息網(wǎng)發(fā)布，及時(shí)向社會(huì)提供專業(yè)的巖芯圖像服務(wù)。

在系統(tǒng)開發(fā)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(jìn)行平面滑動(dòng)掃描而生成的JPEG標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字信息存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行永久保存并通過網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，在一定程度上節(jié)約了保管成本，提高了服務(wù)效率。

圖1 鉆孔巖芯掃描圖

1．1 巖芯圖像太大

國家實(shí)物地質(zhì)資料館引進(jìn)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(yè)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(gè)鉆孔的所有巖芯圖像直接加載，很容易造成瀏覽器卡死現(xiàn)象。

1．2 巖芯圖像太長

固體礦產(chǎn)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(jìn)行全孔掃描，巖芯圖像將會(huì)達(dá)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(huì)使瀏覽頁面非常長。如果在HTML頁面中使用幾百乃至上千個(gè)＜img src＝”圖像路徑”＞這樣的方法顯示圖像，在頁面第一次加載時(shí)，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(xí)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(yīng)鉆孔所在地的地質(zhì)特征，但是有些地質(zhì)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(shí)，配以巖石名稱和巖性描述信息，則就能更好的對巖性進(jìn)行理解和把握。但是由于巖芯圖像的深度是根據(jù)回次來界定的，而巖性描述深度則是根據(jù)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(tǒng)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(shù)、圖片在瀏覽器中的“Lazy－Load”技術(shù)等綜合方法，來實(shí)現(xiàn)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(yàn)。

Web Service技術(shù)是應(yīng)用程序通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布和利用軟件服務(wù)的一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制。它提供了一套分布式的計(jì)算技術(shù)，在Internet或Intranet上通過使用標(biāo)準(zhǔn)的XML協(xié)議和信息格式提供應(yīng)用服務(wù)。Web Service實(shí)現(xiàn)的功能可以是響應(yīng)客戶一個(gè)簡單的請求，也可以是完成一個(gè)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程，一旦一個(gè)Web Service配置好后，其它應(yīng)用程序和其它Web Service就可以直接發(fā)現(xiàn)和調(diào)用該服務(wù)。

2．1 加載巖芯圖像頁面

由于鉆孔巖芯的采集和數(shù)字化管理都是依托項(xiàng)目來完成，按照實(shí)物地質(zhì)資料傳統(tǒng)的查詢方式，即從案卷級(jí)到文件級(jí)信息的逐級(jí)查詢，全國重要巖芯圖像服務(wù)系統(tǒng)先加載鉆孔巖芯所在項(xiàng)目信息，包括該項(xiàng)目的摘要、行政區(qū)劃、所有鉆孔等信息。然后點(diǎn)擊其中的一個(gè)鉆孔信息（如ZK007），將顯示這個(gè)鉆孔的巖芯圖像、巖性描述、巖性化學(xué)分析結(jié)果等信息，如圖2巖芯圖像頁面所示。

該系統(tǒng)的前臺(tái)巖芯圖像顯示Drill＿Show．a(chǎn)spx頁面中，主題區(qū)域有三部分組成，A區(qū)域顯示深度標(biāo)尺，B區(qū)域顯示巖芯圖像，C區(qū)域顯示巖性描述信息。

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

根據(jù)鉆孔對象的屬性“鉆孔編號(hào)”，再調(diào)用IList＜CoreImageInfo＞imgs＝cs．GetCoreImageOfDrill（info．JH）和IList＜CoreDESCInfo＞Descs＝ cs．GetCoreDESCOfDrill（info．JH）方法，從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中獲取這個(gè)鉆孔的巖芯圖像集合與巖性描述集合，這樣為實(shí)現(xiàn)該頁面數(shù)據(jù)顯示準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)。接下來使用這些數(shù)據(jù)，利用控件構(gòu)造能夠讓瀏覽器交互查詢的圖像顯示界面。

2．2 設(shè)置標(biāo)尺

圖2 巖芯圖像頁面（Drill＿Show．a(chǎn)spx）

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

為此，利用Telerik公司的Ruler控件，設(shè)置巖芯長度標(biāo)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(jù)這兩個(gè)屬性，計(jì)算出整個(gè)巖芯記錄的起始深度和終止深度，把這兩個(gè)值作為左側(cè)標(biāo)尺的起始刻度與終止刻度。

然后根據(jù)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(nèi)滾動(dòng)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(tǒng)一的標(biāo)尺間隔，就會(huì)出現(xiàn)標(biāo)尺刻度特別密集或者特別稀疏的情況。根據(jù)用戶瀏覽器尺寸和分辨率綜合因素，設(shè)置如表1所示的標(biāo)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(biāo)尺顯示問題。

表1 顯示標(biāo)尺間隔／m

2．3 顯示巖芯圖像

在圖2中B區(qū)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(diào)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(jìn)行了統(tǒng)一縮放。在B區(qū)域中調(diào)用的圖片路徑為壓縮后的圖片。經(jīng)過多次測試，發(fā)現(xiàn)圖像的像素設(shè)置為65dpi，240像素最為合適，同時(shí)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(shí)設(shè)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(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像的加載顯示?！癓azy－load”是通過延遲加載來實(shí)現(xiàn)按需加載，達(dá)到節(jié)省資源，加快瀏覽速度的目的。就是瀏覽器中一系列滾動(dòng)的圖片，一開始并不把這些圖片加載進(jìn)來，而是當(dāng)用戶拉動(dòng)上下滾動(dòng)條時(shí)，圖片到了瀏覽器顯示的位置，這時(shí)，瀏覽器中的Javascript代碼執(zhí)行加載動(dòng)作，把圖片從服務(wù)器端下載到瀏覽器中并顯示。為實(shí)現(xiàn)此目的，在頁面代碼圖像的src屬性設(shè)置一個(gè)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(dāng)用戶將頁面滑動(dòng)到這個(gè)圖像時(shí)，頁面中的javascript把src屬性的值，修改為data－original屬性的值，實(shí)現(xiàn)圖像的lazy－load，即邊看邊加載。

2．4 統(tǒng)一顯示巖芯圖像和描述信息

在上圖C區(qū)域中，顯示巖性描述信息。當(dāng)我們拉動(dòng)左側(cè)標(biāo)尺中的游標(biāo)時(shí)，將觸發(fā)左側(cè)標(biāo)尺javascript事件OnClientValueChanged，然后調(diào)用函數(shù)OnClientValueChanged＝"ScrollCoreImages－DESCs"，這個(gè)javascript函數(shù)首先取得標(biāo)尺的當(dāng)前位置，然后通過Ajax異步通信，使用json格式，把鉆孔編號(hào)DrillID和巖性描述的深度DEEP兩個(gè)參數(shù)傳輸?shù)椒?wù)器端的Web Service：

／CGSIBiz／Drill＿Show．a(chǎn)spx／GetDrillCoreImageList，獲得同樣json格式傳回來的巖芯圖像集合result（這個(gè)圖像集合，只包含游標(biāo)的當(dāng)前位置例如261m開始，一個(gè)標(biāo)尺間隔30m的圖像集），使用這個(gè)圖像集合構(gòu)造好新的圖像HTML代碼，即ImageHtml，再把這個(gè)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(biāo)的當(dāng)前位置到下一個(gè)標(biāo)尺刻度的圖像。

C區(qū)域中的巖性描述是以深度為單位進(jìn)行單條存儲(chǔ)的，表格的每一行都賦予了一個(gè)ID（trow1．ID＝"DESC"＋ CoreDESCID．ToString（）），例如對應(yīng)于236．4～273．61m的這條記錄的表格行在數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的ID就是 ＃DESC3205。利用ScrollCoreImagesDESCs函數(shù)，再和服務(wù)器端的里Web方法／CGSIBiz／Drill＿Show．a(chǎn)spx／GetCoreDESCID通訊，根據(jù)DrillID和深度DEEP的值，獲得這個(gè)深度對應(yīng)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(biāo)尺的深度進(jìn)行了有效的統(tǒng)一，同時(shí)在頁面中進(jìn)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(shù)，將該行的巖性描述信息做高亮顯示。根據(jù)表格行的ID（如＃DESC3205），滾動(dòng)這個(gè)行到頂端的位置，把表格中所有行的背景變?yōu)榘咨?，再把這個(gè)表格行的背景變?yōu)榛疑ǎDD）。

2．5 顯示輔助信息

利用Telerik slider控件，在頁面左側(cè)建立四個(gè)“滑動(dòng)門”，分別顯示資料信息、巖芯巖礦分析數(shù)據(jù)及下載、其他相關(guān)鉆孔和幫助信息。在頁面加載時(shí)，根據(jù)鉆孔編號(hào)DrillID，調(diào)用相關(guān)過程，從數(shù)據(jù)庫中取得相應(yīng)信息，使用戶輕易檢索查詢。

3 需要進(jìn)一步研究的問題

3．1 分布式巖芯圖像的發(fā)布與共享服務(wù)

在國土資源部辦公廳即將下發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)物地質(zhì)資料管理的通知》中要求，國土資源主管部門和實(shí)物地質(zhì)資料館藏機(jī)構(gòu)要建立和完善相關(guān)機(jī)制，提高向全社會(huì)提供實(shí)物地質(zhì)資料服務(wù)的能力。進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)物地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫建設(shè)，開發(fā)服務(wù)產(chǎn)品，豐富服務(wù)內(nèi)容，夯實(shí)服務(wù)基礎(chǔ)。

目前，重要巖芯圖像服務(wù)系統(tǒng)只是發(fā)布的國家館采集整理過的鉆孔巖芯，隨著全國各省實(shí)物地質(zhì)資料館的興建，將有更多的鉆孔巖芯被采集掃描等數(shù)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(jīng)建立或準(zhǔn)備建立實(shí)物地質(zhì)資料館。解決好將各省館的分散采集保管的圖像信息進(jìn)行分布式存儲(chǔ)，然后建立統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鉆孔巖芯圖像的統(tǒng)一發(fā)布和共享服務(wù)這一問題，將在提高實(shí)物地質(zhì)資料服務(wù)水平和資源節(jié)約等方面發(fā)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(shù)在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用，為巖芯數(shù)據(jù)服務(wù)又提供了一個(gè)平臺(tái)。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(xì)特征和譜帶變異特征為基礎(chǔ)，對礦物進(jìn)行分層識(shí)別，建立礦物識(shí)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(xué)服務(wù)研究方面的優(yōu)勢表現(xiàn)為增加巖芯圖像數(shù)據(jù)維數(shù)，拓展服務(wù)領(lǐng)域；生成長期有效的數(shù)字化巖芯檔案和影像，提高地質(zhì)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(jìn)行對比分析。

國家地質(zhì)資料館與中國地質(zhì)調(diào)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(shù)與高光譜掃描技術(shù)結(jié)合，開發(fā)出具有定制特征的產(chǎn)品，體現(xiàn)服務(wù)的差異化。

3．3 巖芯巖礦分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)一發(fā)布

巖芯巖礦分析數(shù)據(jù)是通過化學(xué)方法，對巖芯進(jìn)行系統(tǒng)的理化測量，獲取其礦物元素組成含量結(jié)果，是對巖芯最客觀的認(rèn)識(shí)研究方法。巖芯巖礦分析數(shù)據(jù)也是根據(jù)深度信息為單位進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)的，但是由于鉆孔所在地的地質(zhì)環(huán)境不同，造成各鉆孔測試的主元素和伴生元素的種類、數(shù)量也不相同，在建立數(shù)據(jù)庫時(shí)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(jié) 語

Web Service技術(shù)是作為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，利用它開發(fā)的系統(tǒng)具有可重構(gòu)、可移植性好，開發(fā)周期短，系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，并能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，真正做到了資源共享，并且在平臺(tái)兼容性、穩(wěn)定性和安全性方面，性能優(yōu)越。

利用Web Service技術(shù)，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(tǒng)一等問題，在重要巖芯圖像服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)過程中發(fā)揮了重要作用。雖然有一些問題需要解決，但在現(xiàn)有的條件下開，已經(jīng)最大程度的發(fā)揮了巖芯圖像的服務(wù)特點(diǎn)。

到目前為止，利用該系統(tǒng)共發(fā)布400個(gè)鉆孔十多萬米巖芯圖像信息，充分體現(xiàn)了國家實(shí)物地質(zhì)資料館的行業(yè)地位，為國家實(shí)物地質(zhì)資料館在線實(shí)物地質(zhì)資料信息服務(wù)提供了便利，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政府決策、地質(zhì)找礦和地質(zhì)科普等領(lǐng)域發(fā)揮了至關(guān)重要的影響。

［1］ 姚華軍，賀冰清．推進(jìn)地質(zhì)資料信息服務(wù)集群化和產(chǎn)業(yè)化的研究［J］．中國國土資源經(jīng)濟(jì)，2009（9）：4－7．

［2］ 劉躍，吳曉紅．基于多分辨率圖像融合算法的巖芯圖像拼接［J］．太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào)，2014（2）：290－294，298．

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［5］ 黃燕菊 張林杰．鉆探巖芯高光譜數(shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)的構(gòu)建［J］．世界核地質(zhì)科學(xué)，2010（3）：159－163．