礦圖掃描注意事項及意義

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字化地質資料庫實現圖像的網絡應用，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，永久記錄地質面貌，還有利于礦山開發和保護。礦圖掃描既要根據不同類型的原稿，從技術方面來合理地設置和調整灰度平衡、階調反差、顏色校正和清晰度等參數，又要從審美方面來處理色彩的基調、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備份。

1.1 礦圖掃描前資料收集準備工作

（1）依據分庫保存的地質類型、多少等具體情況，統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字化掃描操作。

1.3 礦石擺放要求與掃描儀器參數設置

（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，然后再根據礦石的直徑多少適當調整鏡頭與膠輥軸的距離，對于連續完整的礦石，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。掃描開始前要根據掃描礦物的各種情況，合理設置掃描參數，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，調節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，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，根據礦石的直徑多少，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），調節儀器的焦距、清晰度、色彩和亮度參數等，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，若發現掃描的圖像不清晰、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；③掃描過程中不能觸碰儀器，若發現掃描的圖像出現字跡震動、跳色、泛白、發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，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，實現精確定位。圖像裁剪工作文件夾命名為“礦區名稱+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、礦區名、鉆孔編號、進尺起始深度、格號、箱號等信息，經裁剪后形成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 數據錄入

掃描完成后，需要把各鉆孔礦石圖文信息錄入數據庫。數據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。數據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。生成的數據表格有：實物地質資料綜述表、鉆孔基礎信息表、鉆孔數據表、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據庫后，成圖系統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、礦石分析化驗數據，還包括綜合柱狀圖實時繪制、選段查詢、修改比例尺、數據懸浮提示等。

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。小結工作內容應該全面反映礦石掃描中的信息及掃描中出現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據備份，包括礦石掃描所形成的掃描原始圖像數據、裁剪后的圖像數據、實物地質資料目錄清單、鉆孔基礎信息表、鉆孔柱狀圖、鉆孔回次數據表、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據。

2 圖像掃描注意事項

（1）礦石掃描時，通常根據礦石的特征，通過掃描儀器調節光源的亮度值，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，如果出現色差需要調節光源亮度，一直達到自然狀態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高度不在同一平面內礦石，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，這樣在掃描過程中就可以保持在同一水平面內，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同類礦石圖像差異較大，影響礦石圖像的專業觀察和應用。

（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，使得掃描圖像數據高清、精準、保真、美觀，實現看圖如看物，線上觀察和線下觀察無區別。

3 掃描成圖系統其他功能

掃描成圖系統完成了以檔案號為目錄、以礦石為主的實物地質資料數據庫，建立了實物巖心初步數字化系統，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，實現了實物地質資料的數據管理和展示。實物地質數據展示主要包括：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、礦物分析數據可視化、自動標記見礦深度區域、實物數字化統計、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 礦物分析數據可視化

礦物采樣分析結果數據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。礦物數據與趨勢圖實時切換，既可查看分析數據，也可通過圖形顯示，直觀查看礦物分布走向，形成數據圖形聯動。

3.3 自動標記見礦深度區域

在柱狀圖中，可自動對見礦深度區域進行標記，紅色區域為見礦深度范圍。雙擊紅色區域，快速直達見礦深度，通過巖心圖像、地質描述、礦物含量等數據聯動，方便快捷的查閱相關信息。

3.4 實物礦石掃描統計

按分庫名進行相關檢索，統計分庫已完成礦石掃描的鉆孔數量，礦石長度，礦石掃描類型等。匯總統計當前數據庫中檔號、鉆孔、巖心、薄片、標本數量，并分類統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、礦物分析數據，進行見礦深度對比、礦物特性對比、礦石圖像對比、礦物數據對比等。

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掃描完成的礦石數據，進行各項數據對比，結合各類數據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據信息、測試分析數據及相關地質資料信息等各類數據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字化的基礎資料，通過網絡系統共享資源，進一步提高實物礦物利用率，增加社會大眾認知度。