编制说明_岩心数字化技术规程 第2部分_表面图像数字化.docx

1、岩心数字化技术规程第2部分：表面图像数字化（征求意见稿）编制说明自然资源实物地质资料中心2022年11月10日一、工作简况1二、标准编制原则和确定主要内容的论据5三、主要试验（或验证）的分析、综述报告、技术经济论证及预期的经济效果13四、采用国际标准和国外先进标准的程度及与国际国外同类标准水平对比（或测试的国外样品、样机的有关数据对比）22五、与有关的现行法律、法规和强制性标准的关系23六、重大分歧意见的处理经过和依据23七、标准作为强制性标准或推荐性标准的建议23八、贯彻标准的要求和措施建议23九、废止现行有关标准的建议23十、其他应予说明的事项24岩心数字化技术规程第2部分：表面图像数字化

2、(征求意见稿)编制说明一工作简况(-)任务来源岩心数字化技术规程 第2部分:表面图像数字化已列入2022年度自然资源标准制修订工作计划，计划号为202211002,由自然资源实物地质资料中心牵头组织编制该标准。(二)编制背景岩心是直接取自于地球的第一手资料，对于基础地质研究、成矿成藏研究、矿产资源勘查开发和地质灾害防治等方面，具有不可替代的作用。我国每年都会部署大量钻探工作，产生大量的岩心样本。原国土资源部于2009年组织对全国岩心保有情况进行了摸底调查，结果显示，全国482个主要保管单位总计保存岩心已达1006.04万米。另据中国矿产资源报告(2016),我国煤炭、金属和非金属矿产勘查领域平

3、均每年钻探量达2000万米左右。一般情况下岩心打钻获取后需要整理后放在岩心库内进行保存，以供地质工作人员研判使用，利用效率低，岩心损耗大。很多岩心在长期保管后，由于风化等原因，其表面颜色、纹理、矿物组分、含油特征等都发生了显著变化，很难反映其原始面貌；部分钻孔的岩心资料因无法保存而直接就地掩埋，导致重要的地质资料难以恢复。如何快速判读、安全存储、有效管理、充分利用如此大量的岩心样本，实现岩心的有效保存与高效利用，已经成为当前亟待解决的问题。2015年10月，党的十八届五中全会正式提出“实施国家大数据战略，推进数据资源开放共享这表明中国已将大数据视作战略资源并上升为国家战略。基于数字化、信息化等

4、新技术、新方法，促进岩心资料的数字化保存，基于大数据推动岩心数据的综合高效应用，是新时代贯彻新的发展理念和国家大数据战略的重要举措。2020年5月，自然资源部办公厅发布了自然资源部办公厅关于做好岩心数字化与信息共享工作的通知（自然资办函（2020） 907号），正式部署实施全国岩心数字化工作，尤其是要求所有I、II类岩心均要开展图像扫描工作，同时鼓励汇交人开展图像拍摄或扫描等工作。钟自然局长对该通知做出重要批示“这项工作非常重要，要按照通知要求，充分发挥我局引领示范作用，扎扎实实地推进落实，既要局系统内部的岩心数字化信息共享工作，也要通过实物资料中心做好全国地质资料汇交人的岩心数据汇交、处理、

5、分析和信息共享工作”。目前，自然资源实物地质资料中心已开展了 10余年的图像采集工作，扫描岩心图像40万余米；全国已有15个省级馆藏机构开展馆藏岩心的表面图像采集工作，35家油气及海洋委托保管单位也开展了馆藏岩心的表面图像采集工作。经调研，各钻探单位在野外现场也会开展图像采集工作，采集、保存岩心出筒后的第一手图像信息。但由于目前尚缺乏适用于野外现场和入库后的岩心图像数字化标准规范，因此，各单位图像扫描或拍摄的格式、要求等不尽相同，不利于后续的大数据整合、集成与应用服务。岩心数字化技术规程第2部分：表面图像数字化的制定，有利于提升岩心表面图像数字化工作的标准化水平，促进全国岩心数字化资源的共享利

6、用。根据自然资源部矿保司和中国地调查局总工室的安排，结合自然资源部行业标准体系，依托中国地质调查局二级项目“油气地质调查钻井岩心保存参数采集与应用（2020-2022）（中国地质调查局自然资源实物地质资料中心）”，自然资源实物地质资料中心联合中国地质调查局天津地质调查中心、安徽省地质资料馆、河北省地质资料档案馆、江苏省地质资料馆等单位，起草了岩心数字化技术规程第2部分：表面图像数字化（征求意见稿）。（三）主要参加单位和工作人员组成本标准牵头单位为自然资源实物地质资料中心。本标准协作单位包括：自然资源实物地质资料中心、中国地质调查局天津地质调查中心、安徽省地质资料馆、甘肃省自然资源信息中心、河北

7、省自然资源档案馆、江苏省地质资料馆、中国石油化工股份有限公司华北油气分公司、广东省国土资源档案馆、黑龙江省地质资料档案馆、辽宁省自然资源事务服务中心、四川大学电子信息学院。本标准主要起草人：史维鑫、高鹏鑫、刘宏、李建国、回广骥、王家松、高卿楠、王瑞红、郭东旭、米胜信、张弘、张广成、刘晓、李秋玲、张启燕、孙华峰、葛天助、李达为、何小海、苏循新、石少坚、员口晓光、孟柯柯、李丹秋、移天煜、颉贵琴、陈杰、王浩、王朝东、姜志超、李东风、葛家昆。史维鑫、高鹏鑫、李建国、刘宏、王家松等负责标准总体规划与实施；史维鑫、高鹏鑫、刘宏、张弘、米胜信等负责标准的前期调研、指标选取和确定；史维鑫、高鹏鑫、张弘、王瑞红

8、、张广成、刘晓、李秋玲、张启燕、孙华峰、何小海、张春峰、刘海涛、苏循新、石少坚、那晓光、孟柯柯、李丹秋、移天煜、颉贵琴、陈杰、王浩、王朝东、姜志超、李东风、葛家昆等负责馆藏岩心图像扫描部分的编制；米胜信、李建国、回广骥、王家松、高卿楠、郭东旭等负责野外现场保管岩心图像拍摄部分的编制；高鹏鑫、史维鑫、李建国、王家松、高卿楠、回广骥、李秋玲、张启燕等负责规范文本结构、完善编制内容、规范编制说明、意见处理和汇总等工作；高鹏鑫、史维鑫、高卿楠、郭东旭、张启燕负责标准校对、组织召开标准审查会、完成标准报批等工作。（四）主要工作过程1.立项近年来，自然资源部高度重视岩心数字化工作。2020年5月，部办公厅

9、印发关于做好岩心数字化与信息共享工作的通知（自然资办函（2020） 907号）。通知就推动岩心数字化资料汇交、加快馆藏岩心数字化工作和加强岩心数字化信息服务等提出了具体的意见要求。为进一步落实自然资源部相关文件要求，自然资源实物地质资料中心向TC93提交了本标准制定建议。自然资源部于2022年9月14日印发了 2022年度自然资源标准制修订工作计划，下达了岩心数字化技术规程第2部分：表面图像数字化制定任务，计划编号为202211002o2.起草阶段（1）收集资料、比较分析2022年9月底，起草组系统收集了岩心表面图像数字化技术的发展现状及油田企标等标准规范资料，分析现行岩心数字化设备研发进展、

10、相关标准、技术规范存在的问题，调研图像数据的参数、处理、归档等的要求与流程，为本标准编写提供了详实技术资料和数据资料。（2）开展调研起草组先后调研了中石油大庆油田、中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司、胜利油田、荆州华孚、文石杰创有限公司、四川大学、北京探矿工艺所、油气地质调查中心、成都地质调查中心等近年来开展岩心表面图像扫描工作、地调局内部野外开展图像采集的地质调查项目组及生产扫描仪的单位、相关科研人员进行调研。调研内容包括：不同类型图像扫描仪的数据采集流程、仪器参数、数据记录方法等信息，详细咨询野外实际作业中存在的问题。起草组组织技术人员对以上资料进行比较分析，经过多次讨论，针对使用手

11、机、数码相机及台式岩心扫描仪进行岩心图像拍摄或数字化的参数要求、工作流程、工作方法、数据处理、数据组织、质量控制等统一了认识，确定了有关标准的主要技术指标和内容，形成了标准编制大纲。3.编制形成规程初稿2022年10月，起草组根据分工，编制形成了岩心数字化技术规程第2部分：表面图像数字化稿件及编制说明，对形成的初稿进行不断的修改完善，对图像的精度进行了不断的实验，使文本内容更加丰富、全面。4.编制形成征求意见稿2022年11月，起草组通过视频会议的方式对规程的初稿进行研讨把关，完善后形成了本征求意见稿。形成的征求意见稿，详细阐述了图像拍摄和图像扫描的准备工作、图像采集、处理的方法，对质量检查的

12、内容进行了梳理。二、标准编制原则和确定主要内容的论据(-)编制原则1.科学性和系统性岩心数字化技术规程 第2部分：表面图像数字化编写以推进岩心表面图像数字化、标准化为目标，结合现有相关技术规范，充分吸收该技术研发单位和应用单位的经验特点，系统梳理野外现场表面图像拍摄与馆藏岩心图像扫描过程的参数选择、数据获取、处理和解译、数据分类及组织要求、质量控制、成果归档等关键问题，提出相应的技术规程。2.实用性和可操作性由于岩心的数量非常庞大，每年达上千万米，要求所有的岩心均采用大型台式扫描仪开展图像扫描，可实现的难度很大。经过筛选，需要向国家和省级汇交的LII类岩心是所有岩心中最为重要的部分，自然资源部

13、文件也要求这部分岩心要开展图像扫描数字化工作。因此,对于岩心图像数字化工作，应根据岩心的重要程度，区别对待。对于野外现场形成并保管的所有岩心，均应开展图像拍摄工作，可采用符合要求的数码相机或手机拍摄，但不是必须开展成本高的图像扫描工作；对于经筛选汇交的I、n类岩心，均应采用台式图像扫描仪开展图像扫描工作，其中，最为重要的圆柱状岩心段，应开展滚动扫描工作。（二）规程主要内容的确定1.规程主要内容规程共有12部分构成，即1范围，2规范性引用文件，3术语和定义，4基本要求，5准备工作，6图像采集，7图像处理，8资料整理，9质量检查，10报告编写与资料提交，11附录，12参考文献。1范围。主要界定本文

14、件的主要内容和适用范围。本文件规定了岩心表面图像数字化的准备工作、图像采集、图像处理、资料整理、质量检查、报告编写与资料提交等的基本要求和操作方法。本文件适用于岩心表面图像的拍摄或扫描等数字化工作。按照图像数字化手段，一般分为手机拍摄、数码相机拍摄和岩心扫描仪扫描三种手段，因此本规程名称定为“表面图像数字化”，以达到涵盖这三种手段的目的。2规范性引用文件。列出了编制本规程所引用的国家标准，共1部。3术语和定义。将本规程涉及需要解释的术语及已存在于其他规范性文件中的相关术语纳入本规程术语与定义部分，根据实际需要，共编制6个术语与定义，以指导正确理解本规程。其中，岩心表面图像数字化的术语定义在岩心

15、数字化技术规程第1部分：总则中已经予以规定，是指利用数码拍摄设备或台式图像扫描设备，采集岩心表面图像信息的过程。4基本要求。主要规定馆藏保管岩心图像扫描及野外现场保管岩心图像拍摄工作应遵循的共性原则。如，无论是拍摄还是扫描，均应及时开展，以避免岩心存放时间过长导致的表面颜色、性状等发生变化，丢失地质信息；此外，本部分还规定了图像数字化的基本单元、采集岩心图像的色彩、清晰度等应达到的基本要求。5准备工作。规定馆藏保管岩心及野外现场保管岩心在数字化前需要开展的的设备、场地、人员、岩心等准备性工作。设备性能要求：采用数码相机或手机拍摄的，DPI （每英寸长度内的像素点数）最低要求为100,主要考虑到

16、一般岩心箱长度为1米（39.37英寸），宽度为0.4米，如果DPI为100,那么一张图片总像素值约为3937*3937*0.4-620万像素，性能在中等偏上的相机或手机均可以满足要求。此外，市场通用岩心扫描仪DPI一般在200-800之间，本规程要求不低于300。场地准备要求：一般岩心图像拍摄在野外开展，条件有限，因此要求场地平整、光线充足且无阳光直射即可，如需补充光源，应使用日光类型的灯具。岩心扫描一般在室内开展，温湿度可以保障，本规程重点参考了档案馆建筑设计规范(JGJ25-2000)中的业务与技术用房温湿度要求，并适当放宽。JGJ25-2000要求档案库及业务与技术用房的温度范围为142

17、4。湿度要求为45%60%,本规程考虑到全国各类岩心库情况较为复杂，很多单位岩心库难以达到档案库的温湿度要求，而目前岩心扫描仪对温湿度兼容性已经很强，因此,将温湿度要求适当放宽至温度1CTC3CTC之间，相对湿度控制在30%70%之间。岩心表面的光照度用于指示物体表面被照明的程度，单位为勒克斯(lux或者lx),本文件中参考了建筑照明设计标准(GB/50034-2013),该标准中对于博物馆建筑其他场所照明标准值有规定，岩心表面光照度不应低于7501x (标本制作室)。(图1)表5.3.8T 博物馆建筑其他场所照明标准值续表 5. 3. 8-4注：”指混合照明的照度标准值。其般照明的照度值应按

18、混合照明照度的20%30%选取。图1标本制作室光照度参考值6图像采集。本部分分别规定了岩心图像拍摄和图像扫描两种方式下的图像采集流程及方法。此外，考虑到不同设备操作手册中规定的操作流程与方法不尽相同，因此，本部分综合各类设备的共性部分,提出一般性的流程与方法要求。对于图像拍摄，主要规定了岩心摆放，岩心牌、比例尺及色卡摆放(图2),拍摄角度、视域及镜头对焦要求，拍摄设备固定，拍摄过程中的图像质量实时监测等规范及要求。图2岩心表面图像拍摄岩心牌、比例尺、色卡摆放示例对于图像扫描，主要规定了仪器预热、光源及扫描方式、参数设置、光源调节、图像扫描或拍摄具体操作流程，该流程是在综合调研国内外主流岩心表面

19、图像扫描仪器及多家应用单位工作经验的基础上编制的，可操作性强，能够满足目前岩心表面图像数字化工作的需求。7图像处理。包括拍摄图像处理和扫描图像处理两部分。拍摄图像处理部分，需对获取的单盒（箱）岩心图像进行纠斜后沿岩心箱外边缘线对图像进行裁剪，去除多余部分，同步填写岩心图像拍摄记录表。扫描图像处理主要是对图像进行裁剪、拼接等操作。其中，平动图像扫描后，获取原始的单箱岩心图像，需要将原始的单箱岩心图像按回（筒）次进行裁剪，生成单根岩心图像；滚动图像扫描中，如单根岩心较长需逐段多次扫描时，扫描后应使用图像拼接软件对获取的多段原始岩心图片进行拼接，拼接时须结合岩心表面的纹理、矿物分布等特征进行人工微调

20、，确保拼接后单根岩心图像无明显拼接痕迹。平动扫描裁剪后的单根岩心图像文件以“HC+回次号”命名。当一个回次的岩心占用两个及两个以上岩心盒（箱）的隔槽时，裁剪后一个回次的岩心图片由多张组成，利用加后缀名的方法加以区分。滚动扫描拼接后的单根岩心图像文件以“盒（箱）号隔槽号块号”组需要注意的是图像裁剪或拼接后，应重新计算每个岩心图像的起止深度（图3）,计算公式为：H = % + L/s式中：H一图像起（或止）点的实际深度值；H1一图像起（或止）点所在回次的起始深度值；L一图像起（或止）点距离本回次起始位置的长度；s一图像起（或止）点所在回次的采取率。图3岩心图像起止深度计算示例图8资料整理。资料整理

21、主要包括岩心图像数据整理及岩心数字化记录表整理。无论是拍摄图像处理，还是扫描图像处理，均需要规范处理后的图像文件命名，这是确保不同单位、不同项目、不同人员拍摄或扫描的岩心图像能够统一汇集、建库、服务的根本保障。岩心图像按照其处理程度，分为原始图像及处理后的图像。图像文件应建立三级文件夹整理。包括：项目所有钻孔的岩心图像、单个钻孔的岩心图像、单个钻孔的岩心原始图像（L0）或裁剪、拼接等处理后的岩心图像（L1）。一级文件夹保存项目所有钻孔的图像，文件夹以“项目编号MG”。二级文件夹保存所拍摄或扫描钻孔的所有图像，命名规则为“钻孔号MG”。三级文件夹分为原始岩心图像（L0）文件夹和处理后岩心图像（L

22、1）文件夹，分别保存仪器获取的原始岩心图像和裁剪、拼接后形成的岩心图像，命名规则分别为“钻孔号_LOMG”和“钻孔号（图4）。同时明确了图像文件存储格式。图4表面图像数字化三级文件夹示例其次明确了岩心数字化记录表整理要求，应检查所有岩心图像拍摄或扫描记录表，核对记录深度、回次信息、岩心长度等是否有误、是否有缺失或重复记录等。以钻孔为单位，按照记录深度由浅到深的顺序将纸介质版岩心图像拍摄或扫描记录表统一整理、装订成册。并将岩心图像拍摄或扫描记录表生成电子表格。9质量检查。明确了质量检查阶段需要检查的资料及检查要求。岩心数字化技术规程第1部分：总则规定了不低于10%的抽检比例，图像数字化部分要求抽

23、检比例不低于20%。重点对图像及表格的真实性、完整性、规范性进行检查。10报告编写与资料提交。主要规定编写岩心图像拍摄或扫描报告，编写要求参考岩心数字化技术规程第1部分：总则561条之规定。规定了岩心表面图像拍摄或扫描形成的数据成果的多介质备份，明确了提交的资料包括原始岩心图像数据、裁剪、拼接等处理后的岩心图像数据；岩心拍摄或扫描记录表；质量检查记录表和岩心图像拍摄或扫描报告。并规定以电子介质提交所有原始图像数据、裁剪后或16拼接后的岩心图像数据，其他资料电子版和纸介质均需提交等。11附录。针对馆藏岩心图像拍摄或扫描过程中所涉及的记录表、质量检查记录表等内容做了明确的规定，并将其作为附录列出。

24、12参考文献。将主要参考的文献附后。2.有关规程名称的说明自然资源实物地质资料中心拟立项编制“岩心数字化技术规程”，分7部分编写，包括总则、岩心表面图像数字化、岩心光谱矿物扫描、岩心X射线荧光元素测试、岩心多尺度CT结构扫描、岩心微区扫描电镜成像和岩心物性参数测量等。目前，第1部分“总则”和第3部分已列入自然资源2021年标准制修订计划；第四部分列入2022年标准制修订计划；其余列入2023年标准储备库，拟将本规程作为“岩心数字化技术规程”的第2部分，名称为“岩心数字化技术规程第2部分：表面图像数字化”。三、主要试验（或验证）的分析 综述报告、技术经济论证及预期的经济效果20世纪末，美国前副总

25、统戈尔在开放地理信息协会（OGC）年会上首次提出“数字地球”的概念，并展望了其未来前景。随后又出现了数字中国、透明城市、数字油田、数字矿山等概念。在能源领域，数字油田的理论研究与应用实践经历了十多年的发展，国内外许多的国际油公司和能源服务公司也在不断地结合各自油田勘探开发生产建设项目开展了一列卓有成效的尝试。在固体矿产领域，数字矿山建设涵盖内容很多，发展前景广阔，对国家和企业都是十分重要，数字矿山于2008年末被列为国家“863计划”。目前，大多数岩心持有机构对于岩心样品的保存均直接放置于岩心库内，部分机构因无储存设施甚至在岩心常规的实验测试分析参数获取完后直接就地掩埋。由于意识到长期暴露于空

26、气中易使岩心破碎和风化，国内许多岩心库已经开展了数字化保存工作，但绝大多数仅停留在图像数字化保存阶段。因此，岩心数字化技术研究与应用工作已经成为地质领域最为重要的发展潮流和趋势之一。岩心表面图像是岩心能够展示的最直接、最基础的信息，最早应用于石油勘查，目前该项技术已经广泛应用于固体矿产勘查、科学研究等领域。很多岩心在长期保管后，由于风化作用，其表面颜色及含油特征等都发生了很大变化，很难反映原始的岩矿实际，给观察利用带来很大困难，因此在岩心取心初期即对岩心进行扫描或拍摄，可保留其最原始的表面图像信息。在固体矿产勘查领域，岩心扫描图像可以用于对比观察，通过综合观察岩心扫描图像、岩性描述及其他测试分

27、析数据等，可以对岩心有初步的认识，甚至可以对一些矿物进行初步的鉴定；在油气勘查领域，利用表面图像中颜色的差异，可以对岩心的粒度、孔隙度、裂隙度等进行半定量的计算。（一）仪器性能指标的确定1.图像拍摄分辨率采用数码相机或手机拍摄的，DPI （每英寸长度内的像素点数）最低要求为100,主要考虑到一般岩心箱长度为1米（39.37英寸），宽度为0.4米，如果DPI为100,那么一张图片总像素值约为3937*3937*0.4仁620万像素（图5）,性能在中等偏上的相机或手机均可以满足要求。图6为数码相机、苹果手机、华为手机拍摄同一箱岩心图像对比。2.岩心扫描分辨率范围目前，国内表面图像扫描设备众多，不同

28、的台式图像扫描仪在仪器调试、校准和参数设置可能会有所不同，但扫描的总体程序、步骤、方法大同小异。本文件中简要列下目前国内主流表面图像扫描设备：(1) CISS-VII型岩心扫描仪ciss-vn岩心扫描仪(图7)是成都西图科技有限公司研制的集的扫描、传输、存储、查询、对颗粒、裂缝、孔洞、荧光、层理进行定量分析等应用。设备可以对岩心进行白光平扫、白光滚扫、破碎岩心岩心盒扫描、岩心荧光扫描等，通过专用附件还可以对柱塞状岩心、岩屑进行扫描。ass-vn岩心扫描仪的具体技术参数见表io图7 CISS-VH岩心扫描仪表1 CISS-VII岩心扫描仪技术参数设备尺寸：长x宽x高：约 1400x700x228

29、0mm重量：380Kg5Kg设备功率：350w供电频率：50HZ环境温度：040工作电压：220V 240V环境湿度：10% 80%扫描岩心直径：30 mm180 mm扫描岩心长度：1050 mm外表面扫描宽度：W 260mm扫描岩心长度：1050 mm剖面白光扫描：1501200 dpi扫描时间：1 分钟/1000mm(2) YXCJ-VII型岩心图像扫描仪YXCJ-VII型岩心图像扫描仪（图8）由我国荆州市华孚信息技术有限公司生产，该岩心扫描仪有平扫、滚扫两种工作模式,采用稳定、高亮的UV灯管照明，从光源角度可分为白光和荧光两种扫描方式，从传感器相对岩心运动方式角度可分为平动扫描和滚动扫描

30、两种。一般多选择白光平动扫描，荧光扫描主要针对油气类岩心，可根据其产生的荧光的强弱和不同颜色来确定物质的含量和性质，滚动扫描可采集岩心外表面360。图像，适合岩心3维重现展示，但要求被扫描岩心完整、呈圆柱状。在使用过程中一般采用白光平动扫描，以岩心盒为扫描单位，速度不低于1盒/分钟。YXCJ-VII型岩心图像扫描仪的具体技术参数见表2。图8 yxcj-vii型岩心图像扫描仪表2 YXCJ-VII型岩心扫描仪技术参数设备尺寸：1200x420x1470mm （长x 宽x高）重量：96Kg设备功率：90w10w供电电压180 V 260V供电频率：50HZ环境温度：-4555环境湿度：5%90%扫描岩心直径：20 mm160 mm扫描岩心长度：1000 mm采集速度：15 秒/1000mm成像精度：350DPI-4800DPI(3) ANTCoreScan-IX型岩心图像扫描仪ANTCoreScan