国家实物地质资料库岩心扫描技术方法与应用

邓会娟 姜爱玲

（国土资源实物地质资料中心）

岩心扫描是利用专业岩心扫描仪对岩（矿）心表面信息进行采集形成图像，并通过图文数据管理系统将岩心图像和岩心相关地质信息（岩石名称、岩性描述等）存入到图像数据库中，构成岩心综合图文图像库，实现图文图像信息的统一管理。岩心扫描是库藏管理服务的一项重要工作内容，2005年7月国家实物库开始岩心扫描工作，截止到2009年共扫描岩心近25000米，涉及到25个矿区、53个钻孔。本文根据几年来的岩心扫描工作实践，总结岩心扫描工作内容、工作流程及技术方法与要求。

一、扫描岩心的选择

国家实物库每年岩心入库量约3万米，在这些岩心中选择具有代表性的岩心进行扫描。选择的原则为：

——一个矿区或一档实物一般选择一个钻孔；

——尽量选择全孔；

——能够全面反映该矿区的主要地质概况或矿床的地质特征（矿体的顶底板围岩、矿石特征、矿石的矿物组合及蚀变带特征等）的钻孔作为首选；

——钻孔相关资料要齐全，特别是要有完整的钻孔野外地质编录表与钻孔柱状图。

二、岩心扫描仪系统简介

1．工作环境

硬件：多功能扫描平台（含平动、转动、滑动平台、宏观台；电路控制组件；三种扫描成像组件）2部；计算机5台、D-Link交换机一个。5台计算机组成一个小的局域网（见图1），一台计算机做为服务器与两台彩色岩心扫描仪相连接，每台扫描仪分别连接两台计算机；一台用于图像采集；一台用于图像处理与入库。

 

 

图1 岩心扫描系统结构图

 

软件：岩心扫描系统以Windows 2000 server、SQL Server为系统平台，包括图像录入、图文数据管理与查询、SQLSERVER2000数据库维护、图像信息提取、传输与浏览系统等5个模块。

2．主要功能

（1）该系统的核心部件是用德国产每行2098像元线阵CCD，在单片机和计算机控制下对宏观圆柱岩心、平面岩心、起伏不平的岩心表面进行高分辨率（150dpi—400dpi或150dpi—800dpi）、高保真地快速扫描成像、存储、管理、传输。

（2）用特制的实时超低照度CCD，在计算机控制下对宏观岩心的荧光图像扫描成像、存储、管理、传输。

（3）用2560×1920带电子快门的数码相机，配合专用的宏观台，在计算机控制下对团块状岩心表面进行扫描成像、存储、管理、传输。

（4）利用岩心图像管理库对岩心图像信息及相关地质资料进行永久性储存与综合管理。

（5）按地区、井名、井段、井深、层位、入库时间等查询相关管理数据。

（6）采用B/S模式，用户可利用Web浏览器对岩心图像及岩心综合柱状图进行浏览观察。

（7）用户及权限管理。在本系统中，用户包括系统管理员和普通用户两种类型。系统管理员能够增加、删除和修改全部用户信息，能够查询全部的岩心图像信息，并具有删除和修改数据的功能，既可删除井段数据，也可删除单盒、单条记录。而普通用户的权限要受到限制，只能查询和浏览岩心图文图像信息。

三、岩心扫描的工作内容及工作流程

岩心扫描工作内容包括：岩心图像的采集、图像处理与入库、相关地质信息的录入、综合柱状图的生成、数据库维护、数据备份与光盘制作、资料归档。

岩心扫描工作流程见图2。

 

图2 岩心扫描工作流程图

四、岩心扫描的技术方法与要求

1．岩心图像采集

岩心图像采集工作主要包括选择扫描类型、调整扫描盒、确定扫描参数、岩心整饰、图像采集、图像存储。

（1）根据岩心的特征，选择扫描类型。在没有特殊要求的情况下，均进行白光平动扫描；只对完整岩心中的特殊岩性段，进行滚动扫描。

（2）调整扫描盒。若进行平动扫描，白光灯架与镜头行进方向垂直；若进行滚动扫描，白光灯架与镜头行进方向平行。利用标配的定焦尺（16.2厘米）测量岩心盒内岩心的最高点与白光扫描盒之间的距离，调整好焦距。

（3）确定扫描参数，包括扫描长度、扫描宽度和分辨率的确定。扫描长度和扫描宽度根据扫描工作需要来定，长度最长不超过1米，宽度不超过18厘米。岩心扫描分辨率通常使用200dpi，重点岩心段可采用大于200dpi的分辨率进行扫描。

（4）对岩心进行整理，使岩心尽可能在一条直线上。调整岩心盒，使之在扫描盒镜头范围之内。

（5）图像采集时，要注意所采集图像是否清晰完整，否则要重新采集。

（6）对扫描完成后采集的图像存储到计算机硬盘，建立一个三级文件夹，一级文件夹为矿区名，二级文件夹为钻孔名称，三级文件夹为临时文件夹（LINSHI）。存储文件为JPG格式。如福建紫金山铜金矿岩心，在此文件夹内再以钻孔名建一个子文件夹，如ZK305孔，将所有扫描图像存在此文件夹中的临时文件夹中。根据每一钻孔的岩心装盒量在几百个范围内，图像文件的命名方式是以岩心盒号加格号命名，例如001-1、001-2、001-3（图3）。

 

图3 文件组织结构图

（7）扫描过程中要认真填写岩矿心扫描记录表（见表1）。

 

表1 岩矿心扫描记录表

 

 

矿区名称：
钻孔名称：	分 辨 率：	扫描类型：
起始井深：      米	终止井深：      米

扫描人：                       第      页               年    月    日 

箱号	图象文件名	格号	入库图像 文件名	排号	起始深度m	实际长度cm	备 注
		1
		2
		3
		1
		2
		3

2．图像处理与入库

（1）图像处理

图像处理主要是对图像进行裁剪。裁剪是为了每一回次的岩心图像独立保存，从而使同一回次的多个岩心段的图像在入库时能够连续拼接，形成完整的一个回次的岩心图像。裁剪原则是按回次的不同分别进行裁剪，同时注意裁剪时图像尽量完整。裁剪的图像保存时应按回次号进行文件命名。例如HC1、HC2等。由于一个回次的岩心有可能占岩心盒内两格或更多的格，因此命名会出现如HC1-1、HC1-2等。这些经过裁剪的图像被保存在已建好的对应矿区及钻孔的文件夹中。

（2）图像入库

图像入库是将扫描获得的图像经过处理后存储到岩心图像管理库中。入库前应先登录数据库，成功登录数据库后点击主菜单“图像库”中的子菜单“图像入库”（图4），对话框根据扫描的图像属性在其中填写参数，最后点击“确定”按键确定入库操作。起始井段和终止井段是指本回次的起始井段和终止井段；起始位置和终止位置是指本幅图片的起始位置和终止位置。在录入同一回次的岩心图像时起始井段和终止井段只输入一次。每幅岩心图像只需输入岩心长度即可。

 

图4 图像入库对话框

 

 

3．相关地质信息的录入

主要是给岩心图像加注相关地质信息和岩性花纹。相关地质信息主要包括岩石名称、岩性描述、分层深度等。根据钻孔野外记录表及钻孔地质柱状图中的岩性分层及岩性描述进行地质信息录入。

4．绘制钻孔综合柱状图

绘制钻孔综合柱状图是通过增加不同的栏目道来描述钻孔的数据信息。利用设置基本绘图参数、增加钻孔深度、岩心图像、岩石名称、岩心描述及岩性花纹符号来实现岩心图像的信息展示（图5）。

 

图5 河北迁安铁矿XZK0601孔综合柱状图

 

5．数据库维护与数据备份

（1）数据库维护

岩心图像管理库是系统的核心，岩心扫描后数据就是存储在数据库里面，对岩心资料进行查询也是通过该数据库实现的。为了应对突发事件，在完成一个钻孔的入库工作后，要及时对岩心图像管理库进行备份。

（2）数据备份与光盘制作

数据包括扫描所形成的图像数据、岩心图像管理库的数据。为了避免图像数据的丢失，在完成一个钻孔的扫描工作之后，将以上两部分数据从进行工作的计算机中倒出，并进行光盘制作及数据备份。一般情况下同一钻孔的所有数据保存在同一种格式光盘中，并在光盘盒上贴标签，注明文件目录、形成时间等相关信息。光盘制作一式三套。为了避免发生光盘损毁要实行异地保存。

6．资料归档

每个钻孔在完成全部扫描工作后，要将岩矿心扫描记录表及数据备份所形成的光盘资料交到专职资料管理人员处，进行归档保存。

五、岩心扫描图像在实物地质资料管理服务中的应用

岩心扫描技术运用于实物地质资料管理中，不论是对实物的管理者还是利用者，均提供了很多方便之处。

1．岩心扫描技术实现了图文图像信息的统一管理，并为岩心利用人员提供了快捷、先进、方便的观察手段，为岩心信息的开发利用提供了新的途径。

2．利用岩心扫描技术，将不便携带或直接接触对人体有害、保存在特殊环境，或十分珍贵且易损毁的岩心以图像的形式进行存储，通过信息网络系统进行图文信息传输，可以实现岩心远程非接触观察。

3．岩心利用者可以在计算机上对整孔岩心图像进行浏览、查询、观察，确定要察看的重点层位，这样可减少因直接观察岩心而造成的巨大工作量。

4．在软硬件设备支撑下从不同角度观察岩心，全面准确了解岩心信息，通过人机交互操作，实现岩心的三维重现和重点研究部位的放大观察等功能。

5．岩心图像的利用，减少了利用者对岩心直接观察造成岩心损坏，有效地保护馆藏岩心。

6．岩心图像作为实地质资料重要的数字化资源，是国家地质资料数据中心公共服务服务信息的重要组成部分，从而丰富了社会化服务的产品。