地质标本数字化实践研究新进展、问题与展望

地质标本作为地质历史和地学研究的见证物,是地质生产、研究与教学的核心材料和基础资源,是博物馆的立馆之本、服务之基,更是博物馆数字化的重点和难点。本文通过回顾总结中国地质博物馆十多年的数字化实践,以及横向对比国内外博物馆领域的数字化工作基础上,并结合测绘、光谱等领域的最新进展,进一步明确了数字标本的概念,数字标本的来源不局限于对现有标本的数字化,可超越传统标本尺度空间的限制,直接到标本采集点面向地质体进行无损采集,从而极大地开展标本采集、典藏、研究与科学传播工作。利用环拍-摄影测量法、矩阵拍摄法、拼接拍摄法等方法,对地质体进行大尺度的数字采集、后期加工形成数字地质体,因其具有地质体野外产出的空间关系、纹理特征、质地色泽等视觉特征,等同于在虚拟空间中再现了野外地质体,实现了地质体的数字化典藏,随着数字地质体的量的积累,孤立的地质体连成片,理论上讲可以实现典藏地壳。数字地质体不仅具有对已有地质体的数字化保护意义,而且具有科研、科普价值。自主研制的地质标本三维影像获取系统基本上解决了地质标本三维数字化存在的表面纹理信息清晰度低、高光材质及透明材质效果差、后期人工干预工作繁琐与艰巨这三个关键问题。最后,指出了当前数字标本正经历着由三维到多维的蝉变,综合分析了现代信息提取技术获取蕴藏在实体地质标本中专业信息的可行性,展望了多维数字标本实现的技术手段及其应用前景。

单轴压缩湿砂样局部及整体体积应变的数字图像相关方法观测

确定体积应变局部化区域对于涉及孔隙流体的地质灾害研究具有重要意义。体积应变局部化区域可能比最大剪切应变局部化区域更接近于孕灾地点。在单轴压缩位移控制加载条件下,测试了3个湿砂样(含水率为12.7%~17.1%)的应力–纵向应变曲线,在微裂纹出现之前及稍后,利用自主开发的基于粒子群优化的数字图像相关(DIC)方法计算了砂样的局部体积应变的变化规律。研究发现,在加载过程中,局部体积应变由均匀分布(近似线性阶段)向不均匀分布(硬化阶段)转变,直至出现局部体积应变局部化现象。在剪切带切向上,和最大剪切应变的相对均匀分布相比,局部体积应变的分布具有多峰性,这应与周期性的微裂纹出现有关。在微裂纹出现稍前,剪切带的变形是以膨胀为主,剪切带已较为显著,带内的最大剪切应变和局部体积应变分别比带外多2倍和4倍,但在此前,剪切带的膨胀和收缩现象共存。计算了所有测点所围区域的整体体积应变随纵向应变的演变规律。基于DIC方法的整体体积应变计算方法的优越性在于:具有亚像素精度,考虑了应变二阶量的影响。

地质标本信息数字化与数字地质博物馆建设的宏观思考

标本信息是地质标本的价值所在。标本信息数字化是提高标本利用效率和使用价值的有效途径。数字博物馆是现代信息技术条件下地质标本信息数字化的一个形态。它以计算机网络方式把分散的标本数字化信息源组成一个有序的整体,并把这个整体以远程服务方式提供给全球的用户。在目前信息技术条件下,分布式数据源通过门户网站方式整合信息资源是信息共享的最好途径。

地学类标本资源的规范数字化及质量控制

地学类标本作为自然科技资源之一,是人类认识和研究地球科学和生命演化的不可再生的科技资源。标本资源信息数字化是促进资源开放共享,使资源利用效益最大化的最有效手段。本文对多渠道官方公开数据进行收集和统计,分析全球地学类标本资源的存量及数字化现状。结合地学类标本资源数字化工作实践经验,提出标本资源的数据标准、数据采集的详细流程、数据质量控制和数据存储及备份等方案。最后探讨标本资源数据库开发利用的主要方向。