王國平,金文玉

(1.南京工程高等職業(yè)學校,江蘇 南京 211135;2.江蘇省國土資源廳,江蘇 南京 210029)

計算機輔助沉積巖巖石分類和命名系統(tǒng)的設計研究

王國平1,金文玉2

(1.南京工程高等職業(yè)學校,江蘇 南京 211135;2.江蘇省國土資源廳,江蘇 南京 210029)

巖石分類和命名是地質勘查、地質科學研究中的一項基礎性工作。國家標準《沉積巖巖石分類和命名方案》(GB/T 17412.2—1998)為規(guī)范沉積巖巖石分類和命名工作奠定了基礎,計算機輔助技術在地質工作中的廣泛應用,推動了巖石分類和命名工作標準化、規(guī)范化的進程。國際互聯(lián)的高速發(fā)展,不僅提高了信息的傳播速度和傳播方式,而且使信息的檢索和利用更加方便快捷。討論了基于網(wǎng)絡技術的沉積巖巖石分類命名計算機輔助系統(tǒng)的解決方案。

沉積巖;分類;命名;計算機輔助

0 引 言

1 沉積巖石分類命名的基本要求

巖石分類和命名是地質勘查、地質科學研究中的一項基礎性工作,是地層劃分、對比的重要依據(jù)之一。1998年,國家質量技術監(jiān)督局頒布了 3個巖石分類和命名方面的推薦性國家標準：《火成巖巖石分類和命名方案》(GB/T 17412.1—1998)、《沉積巖巖石分類和命名方案》(GB/T 17412.2—1998)、《變質巖巖石分類和命名方案》(GB/T 17412.3—1998),為規(guī)范巖石分類和命名工作奠定了基礎。在巖石分類和命名方案國家標準頒布以前,在開展某一個地區(qū)或某個項目地質工作之初,為了保證巖石分類和命名的一致性,都會制訂針對某一個地區(qū)或研究項目的巖石分類和命名方案,由此造成因區(qū)域或時間上的差異同一種巖石有不同的名稱或不同的巖石有相同的名稱。巖石分類和命名方案國家標準頒布及計算機輔助技術在地質工作中的廣泛應用,推動了巖石分類和命名工作標準化、規(guī)范化的進程。依據(jù)《沉積巖巖石分類和命名方案》(GB/T 17412.2—1998),筆者詳細闡述了基于Web技術的沉積巖巖石分類和命名計算機輔助分類命名系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)過程。

《沉積巖巖石分類和命名方案》(GB/T 17412.2—1998)根據(jù)沉積物的物質來源將沉積巖分為火山 -沉積碎屑巖、陸源沉積巖、內(nèi)源沉積巖 3個大類,在此基礎上又依據(jù)其物質來源、結構、成巖方式等因素分為沉積 -火山碎屑巖、火山 -沉積碎屑巖、陸源碎屑巖、泥質巖、蒸發(fā)巖、非蒸發(fā)巖、可燃有機巖 7個基礎類 (表 1。其中,火山 -沉積碎屑巖大類和內(nèi)源沉積巖大類中的可燃有機巖基礎類分類和命名方案另有國家標準規(guī)定,在此不作討論)。

沉積巖的基本命名方式為：附加修飾詞 +基本名稱。沉積巖中的沉積物 (內(nèi)源礦物或陸源碎屑物)含量大于 50%,或能反映巖石基本特征和基本屬性的沉積物,或具有開采價值的沉積物作為沉積巖的基本名稱,次要礦物成分、結構、成巖后生產(chǎn)物、成因等作為附加修飾詞。

各基礎類根據(jù)沉積物粒級、成分、成因和巖性等特征進一步劃分為若干類。例如：陸源碎屑巖基礎類根據(jù)粒級劃分為粗碎屑巖、中碎屑巖和細碎屑巖3個類,各類之間又由于粒級、組分、成因和巖性等征等差異其命名方式稍有差異。

表1 沉積巖基本類型的劃分

粗碎屑巖類巖石的命名：膠結物 +礫石成分 +結構 +基本名稱。如：鈣質膠結石灰?guī)r質粗礫巖(修飾詞：鈣質膠結石灰?guī)r質;基本名稱：粗礫巖)。

中碎屑巖類巖石的命名：膠結物 +結構 +碎屑成分 +基本名稱。如：中粒長石石英砂巖 (修飾詞：中粒長石石英;基本名稱：砂巖)。

細碎屑巖類巖石的命名：膠結物 +結構 +基本名稱。如：泥質粉砂巖 (修飾詞：泥質;基本名稱：粉砂巖)。

從上述 3類巖石的命名來看,都是按照附加修飾詞 +基本名稱的形式命名的,其余各類巖石的命名方式不逐一細說。

2 系統(tǒng)構架

隨著計算機技術的高速發(fā)展,計算機的應用深入到科研、生產(chǎn)、教育等各個領域。在巖石學數(shù)據(jù)分析處理過程中,計算機的應用己相當廣泛,為解決巖石學中的具體問題出現(xiàn)了多種專用應用軟件包,計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展,信息的傳播速度和傳播方式發(fā)生了巨大的變化,推動了數(shù)據(jù)共享、軟件共享技術的發(fā)展,基于Web平臺的應用程序的開發(fā)應用為巖石學發(fā)展注入新的活力。

B/S結構 (Browser/Server)即瀏覽器和服務器結構。其最大特點是：用戶可以通過瀏覽器去訪問網(wǎng)絡上的文本、數(shù)據(jù)、圖像、動畫、視頻和聲音信息,這些信息都是由的Web服務器產(chǎn)生的,而每一個Web服務器又可以通過各種方式與數(shù)據(jù)庫服務器連接,大量的數(shù)據(jù)實際存放在數(shù)據(jù)庫服務器中,客戶端除了瀏覽器,一般無須任何用戶程序。

B/S結構是在 2層 C/S結構 (Client/Server)客戶端/服務器數(shù)據(jù)存取邏輯和應用邏輯基礎上改進而來的 3層結構,分為用戶層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)層。各層之間相互分離,更改、更新某層,不需要重新編譯或者更改其他層,起到保護數(shù)據(jù)庫、控制流量、提高效率的作用。因此對系統(tǒng)的維護和升級也非常方便,同時可最大限度地減小網(wǎng)絡負載和后臺數(shù)據(jù)庫訪問的瓶頸。其 3層結構組成如圖 1所示。

圖1 系統(tǒng)構架

用戶層：是實現(xiàn)用戶請求與服務器應用邏輯處理結果的交互界面,采用標準瀏覽器。就筆者所討論的系統(tǒng)而言,用戶根據(jù)實時的巖石鑒定結果數(shù)據(jù)或已有巖石鑒定結果數(shù)據(jù),通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入界面,向Web服務器提出數(shù)據(jù)處理請求并顯示獲得的處理結果頁面。

邏輯業(yè)務處理層：用來處理與客戶端瀏覽器請求的所有事務邏輯,其工作任務就是接受用戶的請求后,服務器啟動相應的實現(xiàn)業(yè)務邏輯的Web應用程序來響應處理有關事務,再通過服務器將事務處理結果生成 HT ML代碼形式并發(fā)送給客戶端瀏覽器。編寫實現(xiàn)業(yè)務邏輯的程序代碼,可使用微軟公司的 ASP(Active Server Pages)技術,它是代替 CGI腳本程序的一種應用,可以與數(shù)據(jù)庫和其他程序進行交互,是一種簡單、方便的編程工具。ASP是一個服務器腳本環(huán)境,在站點的Web服務器上解釋腳本,可產(chǎn)生并執(zhí)行動態(tài)、交互式的站點服務器應用程序。ASP網(wǎng)頁可以包含 HT ML標記、普通文本、腳本命令以及 COM組件等。利用 ASP可以向網(wǎng)頁中添加交互式內(nèi)容 (如在線表單),也可以創(chuàng)建使用 HTML網(wǎng)頁作為用戶界面的Web應用程序。

數(shù)據(jù)層：接受Web服務器傳來的對數(shù)據(jù)處理的請求,數(shù)據(jù)庫服務器實現(xiàn)信息查詢、修改、存儲等有關功能任務,并將處理結果返回Web服務器。微軟公司的 SQL Server作后臺數(shù)據(jù)庫服務器配合 ASP是Web應用程序開發(fā)常用的組合。

3 系統(tǒng)設計

以W indows 2003 Server為系統(tǒng)平臺、SQL Server 2000為后臺數(shù)據(jù)庫、IIS 6.0為 Web服務器,瀏覽器使用 IE 6.0以上版本,以 ASP環(huán)境為開發(fā)工具,以簡單性、適應性和靈活性、一致性和完整性為系統(tǒng)設計原則。

3.1 數(shù)據(jù)庫設計

SQL Server是一種基于客戶機/服務器的關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它使用 Transact語言在服務器和客戶機之間傳送請求和答復。SQL Server是一種關聯(lián)式數(shù)據(jù)庫,它將相關資料組成表格,表格和表格間有關聯(lián)性。根據(jù)系統(tǒng)管理需要,設計以下 14個數(shù)據(jù)表 (表 2)。

表2 數(shù)據(jù)庫表名稱、功能及結構

數(shù)據(jù)表 2—11將“國標”的相關條目文本,轉換成二維關系數(shù)據(jù)表,主要目的是利用數(shù)據(jù)庫高效的數(shù)據(jù)管理能力和簡化數(shù)據(jù)查詢時檢索表達式的復雜程度,提高數(shù)據(jù)檢索效率。將文本條目轉換成二維關系數(shù)據(jù)表時關鍵是確定表的字段名稱及建立表間關系。數(shù)據(jù)表 3“沉積巖大類表”與數(shù)據(jù)表 4“沉積巖基類表”通過大類 ID[dl ID]關聯(lián);數(shù)據(jù)表 4“沉積巖基類表”與數(shù)據(jù)表 5“沉積巖小類表”通過基類 ID[jl ID]關聯(lián);數(shù)據(jù)表 5“沉積巖小類表”與數(shù)據(jù)表 6—10通過小類 ID[xl ID]關聯(lián),通過表間關系可以建立數(shù)據(jù)表 3—數(shù)據(jù)表 10之間的關聯(lián),為系統(tǒng)界面設計時的級聯(lián)下拉列表建立了數(shù)據(jù)環(huán)境。

3.2 系統(tǒng)模塊設計

系統(tǒng)用戶管理、輔助分類命名、信息查詢、同行交流、系統(tǒng)維護 5個功能模塊 (圖 2)。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

用戶管理模塊：由系統(tǒng)管理員分配各系統(tǒng)用戶對系統(tǒng)各個功能模塊的操作權限,根據(jù)權限判定登陸用戶是否能進入相應的功能模塊。

輔助分類命名模塊：系統(tǒng)的核心模塊,采用人機交互方式,完成待鑒定巖石的分類命名或對已有的巖石鑒定資料進行復核。

信息查詢模塊：查詢“國標”的內(nèi)容、典型巖石實物圖片、典型巖石薄片圖片、已完成鑒定命名的巖石資料等信息。

同行交流模塊：在巖石鑒定過程中遇到一時難于解決的問題或想將鑒定結果與同行討論,借助此模塊實現(xiàn)與同行網(wǎng)上交流。

系統(tǒng)維護模塊：通過系統(tǒng)維護模塊來管理、組織整個系統(tǒng),維護系統(tǒng)的安全性。它包括系統(tǒng)參數(shù)設置、用戶權限設置,數(shù)據(jù)管理,數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)導出等功能。

3.3 操作流程設計

傳統(tǒng)的巖石分類命名工作是根據(jù)巖石的肉眼和顯微鏡下的鑒定結果,對照巖石分類命名方案,確定巖石名稱、劃分巖石類型。借助計算機輔助技術的巖石分類命名系統(tǒng)中工作流程如圖 3。

首先,根據(jù)巖石的實物標本和巖石薄片判斷是火成巖、變質巖還是沉積巖,如果是沉積巖石則進入下一步。

第二步,確定巖石大類,是火山 -沉積碎屑巖(含有火山物質)還是陸源沉積巖 (碎屑物質經(jīng)機械搬運、沉積、壓實和膠結而成的巖石)或內(nèi)源沉積巖(化學沉積或生物化學沉積作用形成的巖石),除火山 -沉積碎屑巖外的巖石,進入下一步。

第三步,根據(jù)巖石大類,結合巖石實物標本巖性特征,確定巖石基類,除煤以外的巖石進入下一步。

第四步,根據(jù)巖石基類,結合巖石實物標本和巖石薄片中巖性特征,確定巖石小類,進入下一步。

第五步,確定巖石類型劃分方案 (成分、結構、構造、成因、粒級等中的一種、兩種或兩種以上方案)。

第六步,巖性特征觀察和描述,參照巖石類型劃分方案,確定巖石基本名稱。

第七步,根據(jù)巖石實物標本和巖石薄片中的巖性綜合特征,參照巖石類型命名方案,確定巖石名稱。

提交結果,如有不確定情況可通過同行交流平臺與同行討論交流。

3.4 系統(tǒng)實現(xiàn)

“ASP+SQL Server”是 W indows系統(tǒng)平臺上常用的一種動態(tài)網(wǎng)頁組合,ASP是微軟公司開發(fā)的服務器端腳本程序環(huán)境,它根據(jù)客戶的不同請求,在服務器端經(jīng)過相應的 ASP程序處理,生成不同的靜態(tài)HT ML文檔并返回給瀏覽器。ASP程序是在 HT ML文檔中嵌入由 VBScript或 JavaScript腳本語言編寫的程序語句,VBScript是服務器端腳本程序語言,其程序語句在服務器端解釋執(zhí)行,JavaScript是客戶端腳本程序語言,其程序語句由瀏覽器解釋執(zhí)行。

一般的文本編輯工具都可以用來開發(fā) ASP程序,筆者所討論之系統(tǒng)用 Dreamweaver開發(fā),圖 4是沉積巖石分類命名系統(tǒng)中的一個沉積巖輔助命名界面。界面頂端的標題圖和導航欄是系統(tǒng)的共用部分,界面主體左側是沉積巖石輔助命名的一個核心表單 (輔助命名表單),右側是相關信息查詢的超級鏈接。

圖3 巖石分類命名流程圖

圖4 巖石分類命名用戶操作界面圖

輔助命名表單使用了下拉列表級聯(lián)技術,當在表單中的第一步選擇了一個沉積巖石大類后,表單中的下拉列表內(nèi)容和界面右側的相關信息查詢的超級鏈接內(nèi)容產(chǎn)生聯(lián)動變化。例如：第一步選擇了陸源沉積巖,表單中的下拉列表內(nèi)容只顯示與陸源沉積巖分類命名的相關的列表值,界面右側的相關信息查詢同時也只顯示與陸源沉積巖相關的超級鏈接,其中第二步的選擇沉積巖石基類下拉列表只顯示與陸源沉積巖相關的陸源屑巖、泥巖 2個列表值。在第二步沉積巖基類下拉列表選定陸源屑巖列表值,第三步的選擇沉積巖石小類下拉列表只顯示與陸源屑巖相關的粗碎屑巖、中碎屑巖、細碎屑巖 3個列表值。在第三步沉積巖小類下拉列表選定粗碎屑巖列表值后,第四步選擇沉積巖類型劃分方法下拉列表只顯示與粗碎屑巖類型劃分相關的按粗碎屑圓度、按粗碎屑大小、按粗碎屑成分、按成因和巖性特點 4個列表值。在第四步選擇沉積巖類型劃分方法下拉列表中選定按粗碎屑圓度列表值后,在下拉列表框的右邊出現(xiàn)礫巖和角礫巖 2個單選按鈕,并在選擇粗碎屑粒級下拉列表中只顯示與粗碎屑相關的粒級列表值。當在第五步確定粗碎屑粒級列表值并在第六步確定粗碎屑成分、膠結物的方本框中輸入粗碎屑成分和膠結物成分后系統(tǒng)給出相關的巖石名稱,如果系統(tǒng)給出的巖石名稱符合要求按確定巖石名稱按鈕提交表單,進入下一步巖石標本和巖石薄片特征描述、巖石基本信息記錄、巖石標本和/或巖石薄片圖片上傳等操作表單 (限于篇幅,原因不詳述),如果系統(tǒng)給出的巖石名稱不符合要求可從右側查詢相關巖石分類命名信息后內(nèi)容進入相應步驟修改,或通過同行交流模塊與同行切磋交流。已完成分類命名的巖石可通過查詢模塊中的已分類命名巖石,進行修改。

在巖石命名過程中,隨時可通過界面右側的信息查詢超鏈接,查詢到《沉積巖巖石分類和命名方案》(GB/T 17412.2—1998)中相關內(nèi)容,和典型的巖石標本和典型的標本薄片圖片進行分析對比。

4 結 語

巖石分類命名國家標準的頒布為巖石分類命名規(guī)范化、標準化奠定了基礎。在巖石鑒定工作中使用計算機輔助技術不僅可以提高工作效率,而且可以使巖石分類命名更加規(guī)范化和標準化,巖石分類計算機輔助系統(tǒng)中不僅可使用在地質勘查和地質研究工作中,也可以在巖石學實驗、實訓教學中使用。筆者討論之系統(tǒng)只是三大巖類中的一個巖石類型,目前暫作巖石分類計算機輔助系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。

[1] GB/T 17412.2—1998,巖石分類和命名方案：沉積巖巖石分類和命名方案[S].

[2] 楊紅衛(wèi),汪新慶,劉剛.基于三角圖命名巖類的計算機命名研究[J].地礦測繪,2003(3)：4-6.

[3] 閆建萍,周治國,劉立.巖石學照片的可視化管理軟件的編制與應用[J].世界地質,2001(3)：296-299.

[4] 陳良忠.巖漿巖分類命名的袖珍計算機程序設計[J].地質與勘探,1989(2)：23-28.

[5] 陳章玉,王方正.基于Web平臺的巖石礦物數(shù)據(jù)處理軟件新進展[J].礦物巖石地球化學通報,2001(2)：98-102.

Design study on computer-aided sedimentary rock classification and nomenclature system

WANG Guo-ping1,JINW en-yu2

(1.Nanjing EngineeringVocational College,Nanjing 211135,China;2.JiangsuDepartmentofLand and Resources,Nanjing 210029,China)

Rock classification and nomenclature are the fundamental activities for geologicalprospecting and geological research.Classification and nomenclature schemes of sedimentary rock(GB/T 17412.2—1998)settles a foundation for the standardization of sedimentary rock classification and nomination.Thewide application of computer-aided technology in the field of geology promoted the progress of standardization of rock classification and nomination.The speedy development of Internet not only improved the promulgating speed and mode of infor mation but also made the search and utilization of infor mation more shortcut and easier.The authors discussed the solution schemes for the computer-aided system on sedimentary rock classification and nomination based on network technology.

Sedimentary rock;Classification;Nomenclatwre;Computer-aided

P588.2;TP392

A

1674-3636(2010)04-0391-06

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.04.391

2010-08-19;編輯：侯鵬飛

王國平 (1959—),男,講師,工程師,主要研究方向為地質勘察 (工程)行業(yè)職業(yè)教育.