礦圖掃描注意事項(xiàng)及意義

李立華

實(shí)物地質(zhì)資料通過(guò)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(zhì)的實(shí)物資料。為更好地利用高分辨率圖像掃描采集技術(shù)建設(shè)數(shù)字化地質(zhì)資料庫(kù)實(shí)現(xiàn)圖像的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦脈的分布狀態(tài)，永久記錄地質(zhì)面貌，還有利于礦山開(kāi)發(fā)和保護(hù)。礦圖掃描既要根據(jù)不同類(lèi)型的原稿，從技術(shù)方面來(lái)合理地設(shè)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(lái)處理色彩的基調(diào)、飽和度、空間距離、明暗、光影變化等關(guān)系。操作人員在這兩方面的水平高低對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響極大。因此，要提高礦圖質(zhì)量，必須下決心抓好掃描分色這一關(guān)鍵技術(shù)，要提高操作人員的素質(zhì)水平。注意解決階調(diào)反差、灰度平衡、顏色校正等問(wèn)題。建立掃描分色的標(biāo)準(zhǔn)化還原文件，充分利用電分機(jī)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(yīng)用的基礎(chǔ)上，闡釋礦圖掃描的方法及注意事項(xiàng)，同時(shí)說(shuō)明了該圖像掃描技術(shù)的意義與廣闊應(yīng)用前景，以期將礦圖掃描方法介紹給廣大的實(shí)物地質(zhì)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(zhǔn)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(shè)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(guān)資料錄入→圖文綜合柱狀圖→編寫(xiě)綜合柱狀圖工作小結(jié)及相關(guān)圖文資料保存?zhèn)浞荨?/p>

1.1 礦圖掃描前資料收集準(zhǔn)備工作

（1）依據(jù)分庫(kù)保存的地質(zhì)類(lèi)型、多少等具體情況，統(tǒng)籌計(jì)劃安排圖像掃描工作，通常以收錄的檔號(hào)為單位進(jìn)行掃描，以一個(gè)鉆孔為一個(gè)掃描記錄分組。在開(kāi)始地質(zhì)掃描前，準(zhǔn)備的鉆孔地質(zhì)資料有：鉆孔鉆機(jī)記錄班報(bào)表，地質(zhì)技術(shù)人員編錄原始地質(zhì)編錄表、地質(zhì)鉆孔綜合柱狀圖、地質(zhì)技術(shù)人員取樣記錄表還有地質(zhì)技術(shù)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(hào)、礦石回次、鉆孔深及礦石塊號(hào)的順序，由淺至深，由左到右，使標(biāo)簽朝上進(jìn)行擺放。

進(jìn)行清洗工作，應(yīng)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(gòu)造、顆粒顯示清楚。根據(jù)礦石箱號(hào)、鉆孔孔號(hào)、鉆孔孔深及礦石塊號(hào)的順序，由淺至深，由上到下對(duì)每一塊礦石進(jìn)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(shí)不能打亂鉆孔的原始順序，并保證礦石記錄回次編號(hào)標(biāo)簽朝上，以便于查看核對(duì)鉆孔礦石深度和回次。清洗過(guò)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(guò)程中對(duì)有以下特殊情況礦石要進(jìn)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(yīng)用濕抹布將表面仔細(xì)擦干凈即可。②對(duì)于成巖性差的，由于比較疏松，也不能用水沖洗，應(yīng)用濕毛巾，輕輕地將表面臟物擦干凈。最終實(shí)物地質(zhì)巖心清洗需要達(dá)到以下幾條要求，才能滿足掃描技術(shù)工作要求：

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

（2）礦石上面標(biāo)注特殊標(biāo)記，中心線、塊號(hào)、取樣序號(hào)不能損壞也不能擦抹去，同時(shí)還要求地質(zhì)表面上的標(biāo)簽、箭頭線完好。

（3）對(duì)于有孔、洞、縫的地質(zhì)礦物要采用合適的充填物填充好。

（4）對(duì)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(shuō)明。

（5）需清洗整理礦物按順序擺放好，陰涼晾干或風(fēng)干。在掃描前必須讓其冷卻至常溫后才能進(jìn)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(shè)置

（1）礦石擺放按不同的實(shí)物巖心類(lèi)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(tái)上，然后再根據(jù)礦石的直徑多少適當(dāng)調(diào)整鏡頭與膠輥軸的距離，對(duì)于連續(xù)完整的礦石，要對(duì)齊、壓緊，保持巖心滾動(dòng)時(shí)不松動(dòng)，不位移。

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

（3）按使用設(shè)備技術(shù)要求，調(diào)節(jié)好成像裝置托盤(pán)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(zhǔn)面，可以實(shí)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(zhì)工作人員在取出礦石前，對(duì)整箱礦石進(jìn)行拍照，記錄原始擺放狀態(tài)，避免歸位時(shí)順序、方向以及位置出錯(cuò)。掃描完畢后，上架前再次對(duì)整箱礦石進(jìn)行拍照，方便后期審核比對(duì)。要求上、下架圖片各拍2 張，一張記錄箱號(hào)信息，另一張記錄礦石原貌。

1.5 圖像掃描

根據(jù)分庫(kù)各個(gè)檔號(hào)鉆孔地質(zhì)礦物保存情況，全部地質(zhì)礦物都進(jìn)行上表面平動(dòng)掃描，對(duì)于規(guī)則完整的地質(zhì)礦物，在取樣以外完整部分礦石選擇上表面滾動(dòng)掃描。掃描出來(lái)的地質(zhì)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(shí)要求滾動(dòng)掃描出來(lái)的礦圖拼接做到無(wú)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(cè)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(yù)掃一下看看焦距情況是不是達(dá)到最佳距離。對(duì)于剖切地質(zhì)或者劈心機(jī)取樣的礦石，掃描其剖切面或者劈心面；對(duì)于連續(xù)完整的礦石，要對(duì)齊、壓緊，保持其滾動(dòng)時(shí)不松，不位移。

1.5.2 礦石掃描

按照地質(zhì)礦物完整情況，選擇圖像掃描方式（白光平動(dòng)掃描、白光滾動(dòng)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(dòng)掃描主要按以下步驟進(jìn)行：①清潔干凈的礦石整齊平穩(wěn)的放在掃描平臺(tái)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(zhǎng)度測(cè)量，整塊測(cè)量軸線長(zhǎng)度；若有斷裂面，需拼接后再以礦石軸線為準(zhǔn)；若礦石一端或者兩端呈楔形有斜邊時(shí)，都以斜邊最長(zhǎng)點(diǎn)算起；無(wú)法復(fù)原的碎塊，按相應(yīng)礦石直徑堆放測(cè)量。⑤掃描過(guò)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(wèn)題要及時(shí)停止掃描，待清除出現(xiàn)的問(wèn)題后再重新掃描一次，直到本次掃描圖像質(zhì)量達(dá)到技術(shù)指南要求才進(jìn)行下一回次掃描；⑥掃描完畢后，檢查圖像質(zhì)量，記錄掃描長(zhǎng)度，合格后將礦石掃描圖像保存；⑦最后是填寫(xiě)礦石掃描工作班表，掃描記錄責(zé)任表，出現(xiàn)的問(wèn)題隨時(shí)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(jìn)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(zhì)礦物采集時(shí)中間放置圓形標(biāo)志物留出空隙，然后進(jìn)行滾動(dòng)掃描；②分別設(shè)置正確的焦距、分辨率、巖心直徑、掃描長(zhǎng)度等參數(shù)；③掃描過(guò)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(dòng)、跳色、泛白、發(fā)黑等不能反映真實(shí)原始面貌的問(wèn)題時(shí)，要及時(shí)停止掃描，處理合格后再繼續(xù)掃描；④掃描長(zhǎng)度超過(guò)22cm 的礦石，在掃描完成后進(jìn)行圖像自動(dòng)無(wú)縫拼接，拼接完成的圖像應(yīng)觀察其接縫處有無(wú)錯(cuò)縫現(xiàn)象，若有錯(cuò)縫應(yīng)重新掃描或者手動(dòng)拼接，掃描完成的圖像要前后仔細(xì)觀察，做到實(shí)物巖心整體無(wú)拼接縫，滿足掃描技術(shù)工作指南要求；⑤掃描完畢后，整體檢查本次掃描圖像質(zhì)量，記錄巖心掃描長(zhǎng)度，合格后將滾動(dòng)掃描圖像保存；⑥掃描過(guò)程中填寫(xiě)礦石掃描工作班表，礦石掃描記錄責(zé)任表。

1.5.3 圖像存儲(chǔ)

每次完成白光平動(dòng)和滾動(dòng)掃描后，錄入本次掃描鉆孔的檔案號(hào)、鉆孔孔號(hào)、鉆孔箱號(hào)、礦石回次號(hào)、礦石格次號(hào)、總箱數(shù)，確認(rèn)完畢后，再點(diǎn)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(shí)物地質(zhì)礦石圖像數(shù)字化掃描成圖像后，要對(duì)掃描的礦石圖像進(jìn)行裁剪、拼接及清晰化處理，其裁剪與拼接技術(shù)操作的技術(shù)要求主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）圖像剪切時(shí)，應(yīng)把掃描圖像盡可能的全部裁剪下來(lái)，并保持該礦段的完整。

（2）圖像裁剪以每個(gè)箱格為單位進(jìn)行礦石圖像裁剪。

（3）按格號(hào)裁剪時(shí)，同一格中出現(xiàn)不同回次，需要對(duì)不同回次的礦石分別進(jìn)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(wú)縫拼接。

（5）對(duì)于不能直接對(duì)應(yīng)深度信息的滾掃圖片，采用像素計(jì)算法，利用平掃圖片深度信息計(jì)算出對(duì)應(yīng)滾掃圖片的深度，實(shí)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(hào)”，如“河北省某某金礦接替資源勘查ZK4005”，裁剪時(shí)錄入文件名、礦區(qū)名、鉆孔編號(hào)、進(jìn)尺起始深度、格號(hào)、箱號(hào)等信息，經(jīng)裁剪后形成2 種同名文件分別用于存儲(chǔ)圖像和文字信息，文件命名規(guī)則為“HC+回次號(hào)”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(kù)。數(shù)據(jù)來(lái)源包括實(shí)物地質(zhì)資料目錄清單，地質(zhì)描述，柱狀圖，薄片鑒定報(bào)告等。數(shù)據(jù)整理方式采用手動(dòng)輸入、OCR 識(shí)別、公式自動(dòng)計(jì)算等方式提取文字信息。生成的數(shù)據(jù)表格有：實(shí)物地質(zhì)資料綜述表、鉆孔基礎(chǔ)信息表、鉆孔數(shù)據(jù)表、層號(hào)表、采樣表、架位表、地質(zhì)描述表、平掃圖像信息表、滾掃圖像信息表、薄片信息表、標(biāo)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(kù)后，成圖系統(tǒng)軟件可以自動(dòng)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(hào)、孔深、礦石平掃圖像、礦石滾掃圖像、地質(zhì)描述、礦石分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，還包括綜合柱狀圖實(shí)時(shí)繪制、選段查詢、修改比例尺、數(shù)據(jù)懸浮提示等。

1.9 編寫(xiě)綜合柱狀圖工作小結(jié)及相關(guān)圖文資料備份

一個(gè)礦區(qū)或者一個(gè)鉆孔掃描工作全部完成后，需編寫(xiě)巖心掃描工作小結(jié)。小結(jié)工作內(nèi)容應(yīng)該全面反映礦石掃描中的信息及掃描中出現(xiàn)的問(wèn)題和處理的結(jié)果及情況說(shuō)明信息。

掃描完成后需要進(jìn)行對(duì)礦石掃描圖像和成圖相關(guān)資料進(jìn)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(shí)物地質(zhì)資料目錄清單、鉆孔基礎(chǔ)信息表、鉆孔柱狀圖、鉆孔回次數(shù)據(jù)表、層號(hào)信息表、地層描述表、采樣信息表以及相關(guān)形成的電子資料數(shù)據(jù)。

2 圖像掃描注意事項(xiàng)

（1）礦石掃描時(shí)，通常根據(jù)礦石的特征，通過(guò)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(yīng)與實(shí)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(dá)到自然狀態(tài)下礦石自有顏色基本即可。

（2）對(duì)于顏色較深礦物，因礦石的反光率不同，應(yīng)適當(dāng)加大或者縮小光源亮度增強(qiáng)圖像清晰度，防止因圖像過(guò)暗或者曝光過(guò)度而無(wú)法辨識(shí)礦物。

（3）對(duì)劈心采樣后的關(guān)鍵礦石進(jìn)行采集圖像時(shí)，由于礦石不是完好的圓柱，不能獲取旋轉(zhuǎn)360°外表面圖像信息，應(yīng)開(kāi)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(zhuǎn)礦石，采集另一面圖像信息。

（4）對(duì)于采用不同劈心設(shè)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(shè)一層細(xì)沙，使其上表面保持在同一高度范圍內(nèi)，這樣在掃描過(guò)程中就可以保持在同一水平面內(nèi)，掃描出來(lái)的圖像就可以保持清晰可見(jiàn)，不會(huì)因高低不一樣不能掃描出清晰圖像。

（5）光源亮度值與實(shí)物性能建立模板庫(kù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置。防止由于不同人眼對(duì)顏色的識(shí)別度不同而出現(xiàn)同類(lèi)礦石圖像差異較大，影響礦石圖像的專(zhuān)業(yè)觀察和應(yīng)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(zhì)量的掃描流程和高準(zhǔn)確性的質(zhì)檢方案，使得掃描圖像數(shù)據(jù)高清、精準(zhǔn)、保真、美觀，實(shí)現(xiàn)看圖如看物，線上觀察和線下觀察無(wú)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(hào)為目錄、以礦石為主的實(shí)物地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，建立了實(shí)物巖心初步數(shù)字化系統(tǒng)，形成了以檔案號(hào)、鉆孔號(hào)為主線的實(shí)物地質(zhì)資料圖文管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)物地質(zhì)資料的數(shù)據(jù)管理和展示。實(shí)物地質(zhì)數(shù)據(jù)展示主要包括：圖文瀏覽（柱狀圖、巖心相冊(cè)、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(dòng)標(biāo)記見(jiàn)礦深度區(qū)域、實(shí)物數(shù)字化統(tǒng)計(jì)、多孔對(duì)比等。

3.1 上下架圖片展示

按鉆孔號(hào)對(duì)上架圖像與下架圖像分別展示，可進(jìn)行上下架圖像對(duì)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(jié)果數(shù)據(jù)通過(guò)深度進(jìn)行排序并顯示，在柱狀圖中可直觀瀏覽礦物含量分布趨勢(shì)，分析結(jié)果懸浮顯示。礦物數(shù)據(jù)與趨勢(shì)圖實(shí)時(shí)切換，既可查看分析數(shù)據(jù)，也可通過(guò)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(dòng)。

3.3 自動(dòng)標(biāo)記見(jiàn)礦深度區(qū)域

在柱狀圖中，可自動(dòng)對(duì)見(jiàn)礦深度區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，紅色區(qū)域?yàn)橐?jiàn)礦深度范圍。雙擊紅色區(qū)域，快速直達(dá)見(jiàn)礦深度，通過(guò)巖心圖像、地質(zhì)描述、礦物含量等數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，方便快捷的查閱相關(guān)信息。

3.4 實(shí)物礦石掃描統(tǒng)計(jì)

按分庫(kù)名進(jìn)行相關(guān)檢索，統(tǒng)計(jì)分庫(kù)已完成礦石掃描的鉆孔數(shù)量，礦石長(zhǎng)度，礦石掃描類(lèi)型等。匯總統(tǒng)計(jì)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中檔號(hào)、鉆孔、巖心、薄片、標(biāo)本數(shù)量，并分類(lèi)統(tǒng)計(jì)分庫(kù)的礦石掃描情況等。

3.5 多孔對(duì)比

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

4 結(jié)語(yǔ)

很多礦石在長(zhǎng)期保管后，由于風(fēng)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(shù)能及時(shí)通過(guò)已經(jīng)掃描完成的礦石數(shù)據(jù)，進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)合各類(lèi)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(cè)試分析數(shù)據(jù)及相關(guān)地質(zhì)資料信息等各類(lèi)數(shù)據(jù)信息結(jié)合在一起形成礦石綜合柱狀圖，通過(guò)對(duì)礦石綜合柱狀圖、掃描圖像和實(shí)物分析對(duì)比，有助于地質(zhì)技術(shù)人員更加高效、便捷地開(kāi)展工作，提高庫(kù)藏管理水平，還可以作為一項(xiàng)地質(zhì)礦物數(shù)字化的基礎(chǔ)資料，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共享資源，進(jìn)一步提高實(shí)物礦物利用率，增加社會(huì)大眾認(rèn)知度。