李立華

實物地質資料通過鉆孔取心獲得，是最直觀、最可靠反映地下礦藏信息和礦石性質的實物資料。為更好地利用高分辨率圖像掃描采集技術建設數(shù)字化地質資料庫實現(xiàn)圖像的網(wǎng)絡應用，可以大幅度提高礦石利用率。礦圖采集在科研和資料管理中都具有重要的意義，它不僅可以保存礦石原始的顏色、結構、構造和礦脈的分布狀態(tài)，永久記錄地質面貌，還有利于礦山開發(fā)和保護。礦圖掃描既要根據(jù)不同類型的原稿，從技術方面來合理地設置和調(diào)整灰度平衡、階調(diào)反差、顏色校正和清晰度等參數(shù)，又要從審美方面來處理色彩的基調(diào)、飽和度、空間距離、明暗、光影變化等關系。操作人員在這兩方面的水平高低對產(chǎn)品質量影響極大。因此，要提高礦圖質量，必須下決心抓好掃描分色這一關鍵技術，要提高操作人員的素質水平。注意解決階調(diào)反差、灰度平衡、顏色校正等問題。建立掃描分色的標準化還原文件，充分利用電分機或掃描儀直接從原稿中獲得更好的圖像信息，保證礦圖的良好還原。本文在近幾年應用的基礎上，闡釋礦圖掃描的方法及注意事項，同時說明了該圖像掃描技術的意義與廣闊應用前景，以期將礦圖掃描方法介紹給廣大的實物地質資料管理者。

1 礦石表面白光圖像掃描方法

礦石表面白光圖像掃描工作流程：礦石掃描前資料收集準備工作→礦石清洗整理工作→礦石擺放要求與掃描儀器參數(shù)設置→礦石上下架拍照管理→礦石圖像掃描→礦石圖像裁剪與拼接→相關資料錄入→圖文綜合柱狀圖→編寫綜合柱狀圖工作小結及相關圖文資料保存?zhèn)浞荨?/p>

1.1 礦圖掃描前資料收集準備工作

（1）依據(jù)分庫保存的地質類型、多少等具體情況，統(tǒng)籌計劃安排圖像掃描工作，通常以收錄的檔號為單位進行掃描，以一個鉆孔為一個掃描記錄分組。在開始地質掃描前，準備的鉆孔地質資料有：鉆孔鉆機記錄班報表，地質技術人員編錄原始地質編錄表、地質鉆孔綜合柱狀圖、地質技術人員取樣記錄表還有地質技術人員整理登記表等表格。

1.2 掃描前的清洗整理工作

根據(jù)礦石盒號、礦石回次、鉆孔深及礦石塊號的順序，由淺至深，由左到右，使標簽朝上進行擺放。

進行清洗工作，應把礦石外表面的臟物或者灰塵雜物清洗干凈，并用干凈的抹布擦干、然后陰涼處晾干，清洗效果能使得礦石構造、顆粒顯示清楚。根據(jù)礦石箱號、鉆孔孔號、鉆孔孔深及礦石塊號的順序，由淺至深，由上到下對每一塊礦石進行清洗，將礦石表面的鉆孔泥漿干液、泥漿干泥餅、灰塵及各種臟物清洗干凈，清洗時不能打亂鉆孔的原始順序，并保證礦石記錄回次編號標簽朝上，以便于查看核對鉆孔礦石深度和回次。清洗過程中首先是要小心，然后是要耐心，最后是要掌握清洗尺度。清洗整理過程中對有以下特殊情況礦石要進行特殊處理：①遇水易膨脹，比如泥巖、稀土礦、膨脹土等，不能用水清洗，應用濕抹布將表面仔細擦干凈即可。②對于成巖性差的，由于比較疏松，也不能用水沖洗，應用濕毛巾，輕輕地將表面臟物擦干凈。最終實物地質巖心清洗需要達到以下幾條要求，才能滿足掃描技術工作要求：

（1）要求表面無灰塵、鉆井液、泥餅、雜物、臟物等，需能看到地質礦物的原來面貌。

（2）礦石上面標注特殊標記，中心線、塊號、取樣序號不能損壞也不能擦抹去，同時還要求地質表面上的標簽、箭頭線完好。

（3）對于有孔、洞、縫的地質礦物要采用合適的充填物填充好。

（4）對不能清洗掉的雜物贓物，比如油漆、鐵銹污染物等要有備注說明。

（5）需清洗整理礦物按順序擺放好，陰涼晾干或風干。在掃描前必須讓其冷卻至常溫后才能進行數(shù)字化掃描操作。

1.3 礦石擺放要求與掃描儀器參數(shù)設置

（1）礦石擺放按不同的實物巖心類型選擇擺放方式，松散的礦石，擺放到制作好的礦石掃描槽中，齊全完整的礦石直接擺放到掃描膠輥軸上面。礦石一般按照由淺至深的順序依次擺放在掃描平臺上，然后再根據(jù)礦石的直徑多少適當調(diào)整鏡頭與膠輥軸的距離，對于連續(xù)完整的礦石，要對齊、壓緊，保持巖心滾動時不松動，不位移。

（2）對于金屬和非金屬礦物地質一般選擇表面掃描，對于含油氣資源的礦物的地質巖心可以選擇熒光掃描方法。掃描開始前要根據(jù)掃描礦物的各種情況，合理設置掃描參數(shù)，通常先設置掃描光線的對比度和掃描亮度，既不能太亮也不能太暗，達到一個合適的參數(shù)值，然后預掃描一次，對比清晰度和實物顏色真實度情況設置掃描儀器分辨率。

（3）按使用設備技術要求，調(diào)節(jié)好成像裝置托盤底面（下邊緣）與擺放礦石上表面之間的垂直距離。如果擺放的礦石是不規(guī)則且破碎的，盡可能取擺放礦石高低差的中間部分作為上表面的基準面，可以實現(xiàn)在景深允許的范圍最大程度確保獲取的二維表面圖像清晰。

1.4 拍照管理

為保證礦石掃描后歸位位置正確，地質工作人員在取出礦石前，對整箱礦石進行拍照，記錄原始擺放狀態(tài)，避免歸位時順序、方向以及位置出錯。掃描完畢后，上架前再次對整箱礦石進行拍照，方便后期審核比對。要求上、下架圖片各拍2 張，一張記錄箱號信息，另一張記錄礦石原貌。

1.5 圖像掃描

根據(jù)分庫各個檔號鉆孔地質礦物保存情況，全部地質礦物都進行上表面平動掃描，對于規(guī)則完整的地質礦物，在取樣以外完整部分礦石選擇上表面滾動掃描。掃描出來的地質礦物圖像要求清晰，不失真，保持原始面貌，掃描完成后的礦圖剪切要求保持巖心兩端的完整，同時要求滾動掃描出來的礦圖拼接做到無縫拼接。

1.5.1 礦石擺放

將礦石按由淺至深的順序擺放在定制槽內(nèi)，根據(jù)礦石的直徑多少，測量礦石頂端到掃描鏡頭之間的距離，然后調(diào)整兩者之間的距離到最合適的焦距（一般為153mm），然后預掃一下看看焦距情況是不是達到最佳距離。對于剖切地質或者劈心機取樣的礦石，掃描其剖切面或者劈心面；對于連續(xù)完整的礦石，要對齊、壓緊，保持其滾動時不松，不位移。

1.5.2 礦石掃描

按照地質礦物完整情況，選擇圖像掃描方式（白光平動掃描、白光滾動掃描），調(diào)節(jié)儀器的焦距、清晰度、色彩和亮度參數(shù)等，保證礦石掃描圖像清晰，不失真，能反映出礦石原始面貌。

（1）具體白光平動掃描主要按以下步驟進行：①清潔干凈的礦石整齊平穩(wěn)的放在掃描平臺上，掃描礦石放置于成像裝置下方正中位置；②剖切礦石或切面圖像，破碎礦石表面高度盡量保持一致；③所有礦石從箱體中取出掃描，破碎礦石放入定制鋼槽中掃描；④礦石長度測量，整塊測量軸線長度；若有斷裂面，需拼接后再以礦石軸線為準；若礦石一端或者兩端呈楔形有斜邊時，都以斜邊最長點算起；無法復原的碎塊，按相應礦石直徑堆放測量。⑤掃描過程中不能觸碰儀器，若發(fā)現(xiàn)掃描的圖像不清晰、模糊、雜色、波紋等問題要及時停止掃描，待清除出現(xiàn)的問題后再重新掃描一次，直到本次掃描圖像質量達到技術指南要求才進行下一回次掃描；⑥掃描完畢后，檢查圖像質量，記錄掃描長度，合格后將礦石掃描圖像保存；⑦最后是填寫礦石掃描工作班表，掃描記錄責任表，出現(xiàn)的問題隨時記錄在工作班表上，以便以后核查。

（2）礦石掃描主要按以下步驟進行：①清潔干凈的礦石整齊的放在掃描儀的膠輥上，不同回次的地質礦物采集時中間放置圓形標志物留出空隙，然后進行滾動掃描；②分別設置正確的焦距、分辨率、巖心直徑、掃描長度等參數(shù)；③掃描過程中不能觸碰儀器，若發(fā)現(xiàn)掃描的圖像出現(xiàn)字跡震動、跳色、泛白、發(fā)黑等不能反映真實原始面貌的問題時，要及時停止掃描，處理合格后再繼續(xù)掃描；④掃描長度超過22cm 的礦石，在掃描完成后進行圖像自動無縫拼接，拼接完成的圖像應觀察其接縫處有無錯縫現(xiàn)象，若有錯縫應重新掃描或者手動拼接，掃描完成的圖像要前后仔細觀察，做到實物巖心整體無拼接縫，滿足掃描技術工作指南要求；⑤掃描完畢后，整體檢查本次掃描圖像質量，記錄巖心掃描長度，合格后將滾動掃描圖像保存；⑥掃描過程中填寫礦石掃描工作班表，礦石掃描記錄責任表。

1.5.3 圖像存儲

每次完成白光平動和滾動掃描后，錄入本次掃描鉆孔的檔案號、鉆孔孔號、鉆孔箱號、礦石回次號、礦石格次號、總箱數(shù)，確認完畢后，再點擊保存按鈕保存本次掃描圖像。

1.6 巖心圖像裁剪與拼接

實物地質礦石圖像數(shù)字化掃描成圖像后，要對掃描的礦石圖像進行裁剪、拼接及清晰化處理，其裁剪與拼接技術操作的技術要求主要包括以下幾個方面：

（1）圖像剪切時，應把掃描圖像盡可能的全部裁剪下來，并保持該礦段的完整。

（2）圖像裁剪以每個箱格為單位進行礦石圖像裁剪。

（3）按格號裁剪時，同一格中出現(xiàn)不同回次，需要對不同回次的礦石分別進行裁剪保存。

（4）礦圖拼接分為平掃圖像和滾掃圖像兩種拼接，這兩種都要求做到無縫拼接。

（5）對于不能直接對應深度信息的滾掃圖片，采用像素計算法，利用平掃圖片深度信息計算出對應滾掃圖片的深度，實現(xiàn)精確定位。圖像裁剪工作文件夾命名為“礦區(qū)名稱+鉆孔編號”，如“河北省某某金礦接替資源勘查ZK4005”，裁剪時錄入文件名、礦區(qū)名、鉆孔編號、進尺起始深度、格號、箱號等信息，經(jīng)裁剪后形成2 種同名文件分別用于存儲圖像和文字信息，文件命名規(guī)則為“HC+回次號”組成，如“HC32-1”代表32 回次的第1 張巖心圖像和文字信息。

1.7 數(shù)據(jù)錄入

掃描完成后，需要把各鉆孔礦石圖文信息錄入數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)來源包括實物地質資料目錄清單，地質描述，柱狀圖，薄片鑒定報告等。數(shù)據(jù)整理方式采用手動輸入、OCR 識別、公式自動計算等方式提取文字信息。生成的數(shù)據(jù)表格有：實物地質資料綜述表、鉆孔基礎信息表、鉆孔數(shù)據(jù)表、層號表、采樣表、架位表、地質描述表、平掃圖像信息表、滾掃圖像信息表、薄片信息表、標本信息表等。

1.8 圖文柱狀圖

礦石圖像掃描裁剪拼接及圖文信息錄入數(shù)據(jù)庫后，成圖系統(tǒng)軟件可以自動生成圖文綜合柱狀圖。圖文綜合柱狀圖是反映巖心信息的重要組成部分，它包括加載礦區(qū)基本信息、鉆孔號、孔深、礦石平掃圖像、礦石滾掃圖像、地質描述、礦石分析化驗數(shù)據(jù)，還包括綜合柱狀圖實時繪制、選段查詢、修改比例尺、數(shù)據(jù)懸浮提示等。

1.9 編寫綜合柱狀圖工作小結及相關圖文資料備份

一個礦區(qū)或者一個鉆孔掃描工作全部完成后，需編寫巖心掃描工作小結。小結工作內(nèi)容應該全面反映礦石掃描中的信息及掃描中出現(xiàn)的問題和處理的結果及情況說明信息。

掃描完成后需要進行對礦石掃描圖像和成圖相關資料進行數(shù)據(jù)備份，包括礦石掃描所形成的掃描原始圖像數(shù)據(jù)、裁剪后的圖像數(shù)據(jù)、實物地質資料目錄清單、鉆孔基礎信息表、鉆孔柱狀圖、鉆孔回次數(shù)據(jù)表、層號信息表、地層描述表、采樣信息表以及相關形成的電子資料數(shù)據(jù)。

2 圖像掃描注意事項

（1）礦石掃描時，通常根據(jù)礦石的特征，通過掃描儀器調(diào)節(jié)光源的亮度值，使掃描獲取的圖像盡可能接近礦石本身自有的顏色，整體觀察圖像應與實物顏色基本一致，如果出現(xiàn)色差需要調(diào)節(jié)光源亮度，一直達到自然狀態(tài)下礦石自有顏色基本即可。

（2）對于顏色較深礦物，因礦石的反光率不同，應適當加大或者縮小光源亮度增強圖像清晰度，防止因圖像過暗或者曝光過度而無法辨識礦物。

（3）對劈心采樣后的關鍵礦石進行采集圖像時，由于礦石不是完好的圓柱，不能獲取旋轉360°外表面圖像信息，應開展兩次平面采集，首先采集較為平整的切割面圖像信息，然后翻轉礦石，采集另一面圖像信息。

（4）對于采用不同劈心設備采取的礦石或者同一格內(nèi)高度不在同一平面內(nèi)礦石，這種情況比較特殊，通常需要在不同高度的礦石下面鋪設一層細沙，使其上表面保持在同一高度范圍內(nèi)，這樣在掃描過程中就可以保持在同一水平面內(nèi)，掃描出來的圖像就可以保持清晰可見，不會因高低不一樣不能掃描出清晰圖像。

（5）光源亮度值與實物性能建立模板庫，進行標準化設置。防止由于不同人眼對顏色的識別度不同而出現(xiàn)同類礦石圖像差異較大，影響礦石圖像的專業(yè)觀察和應用。

（6）高分辨率掃描儀掃描礦石，需要有高要求的光線控制、高質量的掃描流程和高準確性的質檢方案，使得掃描圖像數(shù)據(jù)高清、精準、保真、美觀，實現(xiàn)看圖如看物，線上觀察和線下觀察無區(qū)別。

3 掃描成圖系統(tǒng)其他功能

掃描成圖系統(tǒng)完成了以檔案號為目錄、以礦石為主的實物地質資料數(shù)據(jù)庫，建立了實物巖心初步數(shù)字化系統(tǒng)，形成了以檔案號、鉆孔號為主線的實物地質資料圖文管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了實物地質資料的數(shù)據(jù)管理和展示。實物地質數(shù)據(jù)展示主要包括：圖文瀏覽（柱狀圖、巖心相冊、巖心滾掃圖像三維重建），礦物上下架圖像瀏覽、礦物分析數(shù)據(jù)可視化、自動標記見礦深度區(qū)域、實物數(shù)字化統(tǒng)計、多孔對比等。

3.1 上下架圖片展示

按鉆孔號對上架圖像與下架圖像分別展示，可進行上下架圖像對比查看，圖像支持縮放功能。

3.2 礦物分析數(shù)據(jù)可視化

礦物采樣分析結果數(shù)據(jù)通過深度進行排序并顯示，在柱狀圖中可直觀瀏覽礦物含量分布趨勢，分析結果懸浮顯示。礦物數(shù)據(jù)與趨勢圖實時切換，既可查看分析數(shù)據(jù)，也可通過圖形顯示，直觀查看礦物分布走向，形成數(shù)據(jù)圖形聯(lián)動。

3.3 自動標記見礦深度區(qū)域

在柱狀圖中，可自動對見礦深度區(qū)域進行標記，紅色區(qū)域為見礦深度范圍。雙擊紅色區(qū)域，快速直達見礦深度，通過巖心圖像、地質描述、礦物含量等數(shù)據(jù)聯(lián)動，方便快捷的查閱相關信息。

3.4 實物礦石掃描統(tǒng)計

按分庫名進行相關檢索，統(tǒng)計分庫已完成礦石掃描的鉆孔數(shù)量，礦石長度，礦石掃描類型等。匯總統(tǒng)計當前數(shù)據(jù)庫中檔號、鉆孔、巖心、薄片、標本數(shù)量，并分類統(tǒng)計分庫的礦石掃描情況等。

3.5 多孔對比

以柱狀圖形式對比同檔號不同鉆孔或者不同檔號下不同鉆孔的信息，根據(jù)檔號、鉆孔號查詢鉆孔下的礦石（白光平掃圖像、白光滾掃圖像）、地質描述信息、礦物分析數(shù)據(jù)，進行見礦深度對比、礦物特性對比、礦石圖像對比、礦物數(shù)據(jù)對比等。

4 結語

很多礦石在長期保管后，由于風化等原因，其表面顏色、紋理、礦物組分、礦脈特征等都發(fā)生了顯著變化，很難反映其原始面貌。利用圖像掃描技術能及時通過已經(jīng)掃描完成的礦石數(shù)據(jù)，進行各項數(shù)據(jù)對比，結合各類數(shù)據(jù)深入分析地層及礦床礦層分布狀況；掃描礦石圖像再將礦石圖像信息和鉆孔基本數(shù)據(jù)信息、測試分析數(shù)據(jù)及相關地質資料信息等各類數(shù)據(jù)信息結合在一起形成礦石綜合柱狀圖，通過對礦石綜合柱狀圖、掃描圖像和實物分析對比，有助于地質技術人員更加高效、便捷地開展工作，提高庫藏管理水平，還可以作為一項地質礦物數(shù)字化的基礎資料，通過網(wǎng)絡系統(tǒng)共享資源，進一步提高實物礦物利用率，增加社會大眾認知度。