DZT 0441.2-2025 岩芯数字化技术规程 第2部分：表面图像数字化标准立项发展报告

岩芯数字化技术规程第2部分：表面图像数字化标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DigitalizationTechnicalRegulationforDrillCore—Part2:SurfaceImageDigitization摘要岩芯是地质勘查与科学研究中最直接、最宝贵的第一手实物资料，其数字化管理已成为地质数据基础设施建设的关键环节。随着计算机视觉、高分辨率光学成像及海量数据存储技术的快速发展，岩芯表面图像数字化已从探索性尝试逐步走向工程化应用。然而，长期以来该领域缺乏统一的国家或行业技术标准，不同单位在采集设备选型、图像分辨率设定、色彩管理、存储格式及质量控制等方面各行其是，导致岩芯图像数据格式多样、质量参差不齐、共享困难，严重制约了岩芯资料的深度利用与跨机构协同研究。为有效解决上述问题，自然资源部门组织相关技术力量，在广泛调研国内外岩芯数字化技术现状与需求的基础上，制定并发布了《岩芯数字化技术规程第2部分：表面图像数字化》（标准编号：DZ/T0441.2-2025）。本报告系统阐述该标准的立项背景、编制原则、主要技术内容及其创新点，深入分析其对岩芯数字化工作规范化、数据质量控制及地质资料社会化服务的支撑作用。报告认为，该标准的发布实施填补了我国岩芯表面图像数字化领域行业标准空白，对推动地质数据标准化体系建设、提升地质资料管理能力具有重要意义。关键词：岩芯数字化；表面图像；技术规程；行业标准；地质资料；质量控制；数据共享Keywords:DrillCoreDigitization;SurfaceImage;TechnicalRegulation;IndustryStandard;GeologicalData;QualityControl;DataSharing一、引言1.1研究背景岩芯是地质工作中通过钻探获取的圆柱状岩石样品，被誉为“解读地球深部的密码”。我国自20世纪50年代以来，积累了海量的岩芯实物资料，它们在地质找矿、油气勘探、工程地质、环境评价及基础地质研究中发挥着不可替代的作用。据不完全统计，全国各级地质资料馆藏机构及地勘单位保存的岩芯总长度已超过数千万米，且以每年数十万米的速度持续增长。然而，传统岩芯管理面临多重困境：其一，实物保存条件苛刻，岩芯库房建设与维护成本高昂；其二，岩芯经长期存放易发生风化、褪色、碎裂等劣化现象，珍贵信息逐年衰减；其三，实物借阅流转效率低，难以满足多学科、多用户同时研究的需求。在此背景下，岩芯数字化成为破解上述难题的根本途径。通过高精度表面图像采集，可将岩芯的岩性、构造、矿化、蚀变等特征信息以数字形式永久保存，实现“实物资料数字化、数字资料信息化、信息资源社会化”。1.2标准立项必要性尽管国内部分地勘单位和科研机构已陆续开展岩芯表面图像数字化实践，但整体而言存在以下突出问题：第一，技术标准缺失。截至本规程立项前，国内尚无针对岩芯表面图像数字化的专项行业标准。现有的《地质信息元数据标准》（DZ/T0115）、《地质资料管理条例实施办法》等法规标准虽涉及地质资料管理的一般性要求，但未对岩芯图像采集的技术参数、质量控制等作出具体规定。第二，数据质量难以保障。由于缺少统一的色彩还原、分辨率设定、光照条件等技术规范，各机构采集的图像数据在色彩还原度、空间分辨率、几何畸变等方面存在显著差异，部分数据甚至无法满足后续地质解译和定量分析的基本要求。第三，标准化需求迫切。数字化转型驱动下，岩芯扫描设备在岩芯的滚筒扫描当中的快速化、高清化获取，提出自动化程度高、信息保存量最大化的要求，建立统一的行业技术规程已成为各相关单位的共同呼声。第四，国际对标的需要。发达国家在岩芯数字化标准建设方面起步较早，如美国地质调查局（USGS）发布的岩芯数字成像指南、澳大利亚国家虚拟岩芯库（NVCL）建立的图像采集技术规范等，形成了一套较为成熟的实践经验。我国在该领域的标准化工作亟须与国际接轨，提升国际影响力与话语权。1.3编制单位与过程本规程由自然资源部组织提出，由中国地质调查局自然资源实物地质资料中心牵头起草，联合多家地质勘查单位、科研院所及设备制造企业共同编制。编制组在全面收集国内外相关技术资料和标准文献的基础上，赴多个典型岩芯库开展实地调研，系统总结了近年来我国岩芯数字化工作中的实践经验与技术成果，经过多轮专家咨询、意见征集和修改完善，最终形成本规程。二、标准编制原则与技术路线2.1编制原则本规程的编制遵循以下四项基本原则：（一）科学性原则。规程中各项技术指标和参数均基于系统的理论分析和实验验证确定，确保技术要求的合理性。如在色彩管理方面，充分参考国际色彩联盟（ICC）的色彩管理框架，结合地质行业岩芯图像应用的特殊需求进行适配；在分辨率设定方面，综合考虑了地质现象识别的最小尺度需求与数据存储的经济性。（二）实用性原则。充分考虑我国岩芯库房的现实条件和技术装备水平，兼顾先进性与可行性，避免片面追求高指标而脱离实际。规程适用于滚筒式、线条扫描式及面阵式等主流岩芯扫描设备，为不同类型单位提供可操作的技术方案。（三）协调性原则。与本标准第1部分的总体要求保持衔接，同时注重与已有的地质信息分类、元数据、成果地质资料数字化等相关标准协调一致，避免技术要求的交叉重叠或相互矛盾。（四）开放性原则。在设备选型和数据格式方面保持必要的灵活性，为技术发展预留空间，鼓励新技术、新方法的引入与应用，避免因标准固化为技术进步的障碍。2.2技术路线编制工作遵循“现状调研→需求分析→框架设计→指标确定→实验验证→征求意见→审查报批”的技术路线。编制组首先系统调研国内外岩芯数字化相关标准、技术文献及典型应用案例，梳理我国岩芯数字化工作现状及存在问题。在此基础上，确定规程的适用范围、总体框架和核心技术指标。针对关键参数（如扫描分辨率、色彩深度、图像存储格式等），选取典型岩芯样品开展对比实验，通过图像质量评价和地质解译效果分析确定推荐值。初稿完成后，广泛征求行业专家、一线技术人员及管理部门的意见，经多次修改和技术审查，形成最终报批稿。三、标准主要技术内容分析3.1适用范围与规范性引用文件本规程规定了岩芯表面图像数字化的缩略语、基本要求、工作流程、图像采集、图像拼接、图像处理、质量控制、成果整理以及岩芯表面图像数字化数据文件格式等技术要求，确立了岩芯表面图像数字化工作的完整技术路径。适用于岩芯的数字化成果获取、验收、归档与服务，其中国内相关单位可根据实际情况参照执行，国（境）外相关单位可参考使用。规程规范性引用了多项现行有效的重要标准文件，包括但不限于：-GB/T2260中华人民共和国行政区划代码-GB/T9649地质矿产术语分类代码-GB/T11821照片档案管理规范-GB/T17278数字地质数据质量要求-GB/T18894电子文件归档与电子档案管理规范-DZ/T0441.1岩芯数字化技术规程第1部分：总则-DZ/T0115地质信息元数据标准3.2基本规定与工作流程规程明确要求岩芯表面图像数字化工作须遵循“安全第一、质量至上、全程可控”的基本原则，强化全流程质量控制的核心理念。数字化工作须在确保岩芯实物安全的前提下开展，采集过程中应避免对岩芯造成任何物理损伤、污染或破坏。采集获得的表面图像数据信息应完整、准确，能够真实反映岩芯表面特征，确保图像色彩还原真实、几何尺寸精准。同时，须建立全过程质量控制机制，对图像采集到成果交付的每一个环节实施质量检查和记录，实现质量可追溯、责任可追究。在人员与设备方面，规程要求作业人员应经专业培训，掌握岩芯数字化相关技术标准和操作技能，能够正确识别和处理采集过程中的常见技术问题。主要采集设备应定期检定或校准，包括岩芯扫描仪、色卡、标准光源等关键设备，以保证输出结果的稳定性和可对比性。规程将岩芯表面图像数字化工作全流程划分为六个核心环节：数字化方案制定、图像采集、图像拼接、图像处理、质量控制、成果整理与归档。这一流程体系的建立为岩芯数字化工作的规范化实施提供了清晰的路线图。3.3图像采集技术要求图像采集是整个数字化流程的核心环节，规程从设备选型、参数设置、操作流程三个维度提出了全面技术要求。（一）扫描设备选型。规程要求所采用的扫描设备应具备高分辨率光学成像能力，支持色彩管理与色彩校正功能，工作性能稳定可靠。扫描方式应根据岩芯形态和保存状态合理选择：整箱岩芯采用滚筒式扫描方式，岩芯柱（样）采用线条扫描方式，特殊要求岩芯表面局部特征采用面阵扫描方式。扫描时须使用配套的v型槽、样品托盘等附件装载岩芯。（二）分辨率设定。规程将扫描分辨率分为基本要求和提升要求两个层级：基本要求为不低于20线对/mm（相当于508DPI），以确保岩芯表面宏观特征的有效记录；提升要求为不低于40线对/mm（相当于1016DPI），适用于特殊研究目的或珍贵岩芯的高精细数字化。扫描分辨率需通过标准分辨率测试卡进行验证，且空间分辨率与光学分辨率应匹配一致。（三）色彩管理。色彩还原真实性是岩芯图像质量的关键指标。规程要求扫描前须使用标准色卡进行色彩校准，确保采集图像色彩还原的准确性和一致性。光源色温应稳定在5000K±200K，显色指数Ra值不低于90，且照明均匀度误差不大于10%。色彩深度要求24位RGB（即每通道8位），对精细色调再现要求较高时可采用48位RGB（即每通道16位）。扫描过程中应通过标准色卡比对，确保图像色彩偏差在可接受范围之内。（四）岩芯整理与放置。采集前应对岩芯进行清洁处理，去除表面浮尘，但不得用水直接冲洗，以保持岩芯原始状态。扫描时岩芯应按深度顺序自上而下、从左至右依次排列。整箱岩芯优先采用岩芯原始顺序进行扫描；对于拆装零散岩芯，应按照由浅至深的顺序进行扫描。使用v型槽进行岩芯扫描时，岩芯放置应首尾衔接，确保岩芯深度编号连续、完整，标识面朝上并对齐。（五）标识与辅助信息。每幅采集图像中应包含标准色卡、深度标识、岩芯编号等辅助信息。标准色卡应放置于岩芯侧面适当位置，深度标识放置在岩芯上方或侧面及分段位置。图像采集的起始位置和截止位置应做统一标识，防止数据错位。3.4图像拼接与处理要求当岩芯长度超过单次扫描范围时，须通过图像拼接技术生成完整的岩芯表面图像。规程要求拼接后的图像应保持岩芯表面纹理、色彩和深度标记的连续性与一致性，拼接缝处不应产生重影、错位或色差，不同图像间的接缝应自然融合，不得留有明显的拼接痕迹。同时，拼接后的图像应严格保持岩芯的深度比例关系，满足后续深度标注和归位的精度要求。在图像处理环节，规程允许进行以下操作：几何校正（包括透视校正、畸变校正等）；色彩调整（包括亮度、对比度、饱和度等微调）；噪声去除与清晰化处理。但明确要求所有图像处理不得改变岩芯表面特征的真实性和完整性，不得对岩芯原始信息进行增删或实质性修改。3.5质量控制要求质量控制是规程的核心内容之一，采用三级质量控制体系：第一级：过程自检。作业人员在图像采集过程中实时检查图像质量，对曝光异常、色彩失真、图像模糊、信息不完整、标识缺失等问题及时重新采集。自检内容包括：图像整体清晰度、色彩还原效果、岩芯编号与深度标记的完整性、图像拼接质量等。第二级：专人质检。设置专职质量检查人员，按照规定的检查比例（建议不小于总图像数量的10%）对采集成果进行抽检，重点检查关键技术指标是否达到规程要求，包括图像分辨率、色彩还原准确性、深度标记准确性、图像拼接质量等。第三级：成果验收。在数字化项目验收阶段，由项目管理部门组织专家对全部成果进行审核验收，形成验收结论。验收内容包括图像覆盖率、数据完整性、文件命名规范性、元数据准确性、存储介质可靠性等。图像质量分为合格与不合格两个等级。出现以下任一情况即判定为不合格：关键区域不清晰、色彩严重失真、深度标记缺失或错误、拼接错误、图像信息缺失面积超过规定阈值等。不合格图像须重新采集或进行返工处理。3.6成果整理与归档要求数据文件命名是成果管理的首要环节。规程规定，岩芯表面图像数字化成果应以“岩芯编号+深度区间+图像类型+采集日期”等要素组合命名，具体格式为：岩芯编号+起始深度+终止深度+图像采集方式+扫描日期。图像成果应采用TIFF（无损压缩）格式归档保存，同时可提供JPEG格式用于快速浏览。TIFF格式文件中应嵌入必要的元数据信息。成果组织与归档方面，规程要求按工程或项目进行成果组织，建立岩芯图像数据库。图像数据存储应采用磁盘阵列或其他可靠存储介质，实现数据冗余备份。数字化过程中形成的原始图像、处理后图像、质检记录等各阶段文件均应归档保存。项目成果须按照地质资料归档要求汇交至相关地质资料馆藏机构，元数据须符合DZ/T0115标准要求。四、标准实施意义与应用前景4.1填补标准空白，引领行业规范发展DZ/T0441.2-2025是我国首个针对岩芯表面图像数字化制定的行业标准，其发布实施填补了该领域标准空白。长期以来，各岩芯保管单位在数字化实践中无章可循、无规可依的状况将得到根本性改变。该标准为全国各级地质资料馆藏机构、地勘单位、科研院所及矿山企业开展岩芯数字化工作提供了统一的技术依据，有力推动了岩芯数字化工作的规范化、标准化发展。4.2保障数据质量，促进信息共享规程通过系统规定图像采集参数、色彩管理方法、质量控制程序等技术要求，从源头上保障了岩芯图像数据的准确性和一致性。统一的技术规范使得不同单位、不同时期、不同设备采集的图像数据具有可比性和互认性，为建立全国性的岩芯图像数据库和共享服务平台奠定了坚实的技术基础。4.3提高管理效能，支撑深地探测五、标准修订与技术支持单位介绍5.1起草单位概况本规程的主要起草单位——中国地质调查局自然资源实物地质资料中心（以下简称“实物中心”）在岩芯数字化标准建设中发挥了核心引领作用。实物中心是自然资源部中国地质调查局直属事业单位，是国家实物地质资料馆的依托单位，承担全国重要实物地质资料的采集、管理、开发应用和服务工作。作为我国实物地质资料管理的“国家队”，实物中心馆藏各类岩芯、标本、光薄片等实物地质资料数十万米（件），是我国规模最大、种类最全、权威性最高的实物地质资料馆藏机构。5.2技术积累与核心能力在岩芯数字化领域，实物中心积累了深厚的技术基础和丰富的实践经验。具体而言，中心已制定岩芯数字化相关技术流程与质量要求，建成多套自动化岩芯扫描系统，年数字化能力位居全国前列，累计完成数十万米岩芯的高精度图像数字化工作，形成了一套从岩芯整理、图像采集到数据管理、网络服务的完整技术体系。同时，中心构建了全国重要实物地质资料图像数据库，面向社会提供岩芯图像在线服务，支撑资源勘查、科学研究、科普教育等多层次需求，结合人工智能(AI)识别技术的研发，为岩芯图像在岩性识别、构造解译、矿