钻孔摄像技术的发展与现状

董确婴1～， f1，中墓科学院武汉卷±力学嵇究爨，湖裁蕊汉 LAWKTim2 430071：2.Carleton University，Ottawa，KIS 586) 蓑鬟#基于光学技术的锚魏摄像设备能以照相胶片或视频图像韵方式直接撵供钻藐孰整懿图像。全豢技术躺实麓使月对观测360。链孔张蹙成为可熊，丽数字技术的应用则提供了形成、照示和处理这些图像的能力。所有的豳像不仅可阉子定瞧池识粼钻魏肉的情渗b蕊量还磁准确地获得裙美的数据势避～步从攀定虽分橱。键魏摄像技术其有广阀的应用，主要包括岩土工程、工程地质、土术工程、石油工业、采矿工程、冰』f|研究等诸多方面。据此，全瑟撼遐颓了镶魏摄像技零的发展历史秘誊翦瓣现状，撼述了褒各个阶段激现豹设备技术特征，对数字光学成像系统的原疆、光源设计、图像处瑾和精度进行了对跑，给如了蔽单环技术和圈幅技术必定义的数字巍学成像系统，最露讨论了链孔摄像技术将来的发展方向。美麓词t钻我摄像;地壤勘探;数字式光学成像;金景豳像;磊油勘探审翻分类号l P631.8;TB 811+.2 文献撂谈碍l A 文章编号l 1000—6915(2005)19—3440—09 REvIl￡W OFBOR颤潮

【oLE CAMERA TECHNoLoGY WANG Chuan.yin91～。LAW KTim2 ～ ‘ 《1.Institute ofRockandSoilMechcmics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan 430071,China; 2.Carleton University，Ottawa，K1S 586，Canada) Abstract：Borehole calneras ale devices based on optical techniques to provide direct images of boreholes in the form of film or video。Advent of the panoramic technique led to viewing the entire section(360。)of the borehole wall，which is a panoramic image including current depth and compass direction，Digital technique，however，has been utilized to provide a powerful capability of forming·displaying and processing the images.强e typical images ale the unrolled image and the virtual 3D coregraph。All the images Call be used not.only tO reveal the conditions in the borehole for qualitative identification but also to obtain pertinent information,especially for dip direction，dip angle and aperture of a crack，for quantitative analysis.The borehole cam烈a mchnology has a wide application to geotechnique，engineering geology，hydraulic and civil engineering，petroleum industry，mining engineering and study on glaciers，etc。.弧e historical and current development status of the borehole camera technology(BCT)on technology and application ale reviewed：and the technical fea翘res of devices in each stage， especially for the most representative system of development of the BCT-DBOT(digital borehole optical televiewer)ale described。墨k comparisons of different devices for imaging principle，design of special light source，image processing，image display，image accuracy，etc.ale studied：and the di.gi￡舔borehole optical televiewers(DPBCS，OPTV，OBI一40)ale widely used in world according to different image processing methods，i。e.，ring by ring method and picture by picture method ale distinguished。The merits and shortages of the two methods ale illustrated：and the strength and potential development of the borehole camera technology ale discussed。 Key words：borehole camera;geological invest追ation;digital optical televiewer;panoramic image;oil investigation 牧麓爨舞l 2005—03—11;掺麟囊麓l 2005—05—13

律豢簿鑫s薹艇撄疆962一)，男，媾士，1983年毕蛾予华中爆菠大学数学系，t999年予中国秘学院武汉辫土力学研究所豢±工程专娃获鬻士学谯，现圣至戮礤蹩爨，主簧从事链iL摄像技术方蕊灼硬究工终。E—mail：chywang@whrsm.ac，ca。万方数据燕24卷第19期 至矧婴等。镪孔摄像鼓寒的发袋与现状 ·3441· 1引 言钻孔摄像技术(BCT)依靠光学原理使人们能直接观测鲻钻孔的内部。”这一技术的蠢现是基于当代科学技术的发展，特别是在照相和摄像设备的小型化方面的突破，然褥现代数字技术的成就又进一步地将钻孔摄像技术推向到1个更高的水平。自从 20畿纪50年代__台钻孔照福设备诞生以来，钻孔摄像技术的发展经历了3个阶段：(1)钻孔照相 (BPC);≮2)锚孔摄像(BVc);(3)数字光学成像 (DBOT)。在钻孔照榍系统中，感光胶片被溺于直接获得钻孔孔骧的照片‘，这些照片上包涵有丰富的信息，工程技术人员能够蛊黢和容易地对这些信息加以识剐。在钻孔照相出瓒之后，钻孔摄像于20髓纪60 年代中瓣研制残功并逐步地取代了钴孔照相，到了80年代钻孔摄像醴成为1个重要的勘探工具。钴孑L摄像能提供现场实时探测帮记录的能力，这些记录可以反复地被播放以便更仔细地对钻孔内的情况进行分析。在20世纪80年代末，首台基于全景图像和数字技术的数字光学成像系统诞生了。全景图像覆薤了360。的钻孔孔壁，焉数字技术到提供了强有力的形成、显示和处理这些全景图像的髓力。所有这些圈像不仪可以用于定性地揭示钻孔态的情况，而盈还可定登墙获得相关的信息。数字光学成像发展至今，遗出现了2种不同的系统，且都有各自的特点，褪在应用方面又都取代钻孔照褶帮钻孔摄像。表l概耩了各个阶段不闽设备的功能特征。]

钻孔摄像技术蓄先应瘸予石}蜜工业，隧后其应沼价值逐步地被认识，并广泛邃应用于工程地震、土木工程、采矿工程、冰川研究等领域。本文全西地阐顾了钻孔摄像技术的发鼹历史和当前的现状，描述了在各个阶段的设备的技术特征，对相同技术水平的不同设备进行了详细的魄较，最后讨论了钻孔摄像技术将来的发展方向。 2钻孔照相最早的钻孔摄像设备出现于20世纪50年代中期，部铬孔照耜(BPC)。这种设备使罔感光胶片拍摄钻孔孔壁的静态照片，其关键部分是装有微凝照檑机的探头。一般情况下，这种探头有2种不闻的类型，即侧视探头和轴向观测探头。这些探头都由金满材料构成，其有防水能力，且外形墨管状的，还安装了透明窗麟用于拍照，能得到钻孔孔壁韵完整照片，并能通过磁髋罗盘确定照片的方位。钻孔照相的出现为孔内勘探提供了一种新的手段，通过其所获得的照片可以在测试现场及时冲洗，可为工程人员提供直观的信息，可用于评估钻孔的外形和辅助工程地须谲查i水并探测和在石油工业中常遇到的打捞操作。 3钻孔摄像钻孔摄像(BVC)首次被弓l入到我困怒在∞髓纪 6◇年代，并且一蠢延塌至今。钻孔摄像设备包括探头、深度测量装置、控制单元、电源、字符叠加器、录像枫、监视器、电缆、绞车等。探头怒该设备的关键部件，有3种类型：侧褫、辘向以及前二者的组合探头。与锚孔照相一样，这些探头都能得到钻孔孔壁的完整图像，并能遂过磁性罗盘确定图像的方位。在溯试过程中，工程入员可以通过电视屏幕以辘向观测模式或侧向观测模式实时地观测钻孔内的寰1臻鳝特链露滔le薹Functional characteristics 万方数据 ·3442· 岩石力学与工程学报 2005焦情况。测试全过程可由录像机自动地记录。钻孔摄像的1个明显进步是实现了实时功能，自控技术的应用使设备的操作也更加简单。另外，与钻孔照相相比，钻孔摄像更加轻便，应用范围也更加广泛。 4数字光学成像数字光学成像(DBOT)是当今钻孔摄像技术发展过程中的1个里程碑，代表当今科学技术的发展水平，其主要的创新点在于全景图像的实现和数字技术的突破[1~3J。全景图像是包含有三维信息的平面图像，且经过特定的光学变换而成。数字技术的应用使全景图像能被处理成各种各样的二维或三维图像的表现形式。更进一步而言，这样的数字处理也提供了对在图像上的地质信息和其他信息的准确量测和对结果的统计分析。 4.1基本原理在数字光学成像设备中，采用了一种特定的光学变换，即截头的锥面反射镜，实现了将360。钻孔孔壁图像反射成为平面图像。这种平面图像称为全景图像，由于钻孔呈圆柱状，这种全景图像则不失其三维信息。全景图像可以被位于该反射镜上部的摄像机拍摄，如图1所示。名h 图像环 (a) (b) 图1全景图像示意图 Fig.t Schematic diagram of the panoramic image 经过这种光学变换，形成的全景图像呈环型状，其发生了扭曲变化，不易被直接观测。因此，一种将全景图像还原成原钻孔形状的逆变换是必要的，这种逆变换可以通过计算机算法来实现。为此，首先需要数字化全景图像，建立原钻孔与全景图像的变换关系，然后开发相应的软件，通过该软件，实现全景图像到平面展开图或虚拟钻孔岩芯图的同步显示。平面展开图是一幅包含一段完整(360。)钻孔孔壁的二维图像，就像孔壁沿北极垂直地被劈开，然后展开成平面。虚拟钻孔岩芯图为一幅三维图像，是通过回卷平面展开图而成的1个柱状体，当观测点位于该柱状体的外部时，所观测到的就是虚拟钻孔岩芯图。与平面展开图相比，虚拟钻孔岩芯图提供了关于空间形状和位置的更逼真的信息。另外，虚拟钻孔岩芯图也可以通过软件进行旋转以观测其他不能同时看到的部分。除了逆变换算法外，系统软件还能提供对钻孔孔壁图像的数字分析和处理，从而可准确地获得孔内特征的定量信息，例如，平面特征的倾向和倾角、裂隙的隙宽和某些介质中的缺陷。.

“ 数字光学成像设备提供了现场及时处理和分析钻孔孔壁图像的能力。在探测过程中，全景图像、’ 平面展开图和虚拟钻孔岩芯图可以实时地被显示在屏幕上。如果必要，工程人员可以在任何时候对图像进行分析，获得响应的数据。探测全过程的模拟视频图像自动地被记录在录像带上，而数字图像则可以存储在计算机的硬盘中。目前，国际上最具代表性的数字光学成像系统有二种，其一是数字光学电视(OPTV及OBI一40)11]：其二是数字式全景钻孔摄像系统(DPBcS)瞄】。这2 个系统在全景图像的捕获方式上存在着很大的区别，前者仅从每帧图像中获到1个环，而后者则从每帧图像获得一幅图像。这些区别会影响到系统的设计，更进一步地会影响到系统解决问题的能力。关于这方面的内容，本文稍后给予讨论。这2个系统的主要技术指标列于表2。在垂直分辨率方面，DPBCS最高可达到0.16 mill，明显高于OPTV和OBI一40。这是因为在DPBCS中使用的数字技术和图像处理方法不同于OPTV和OBI一 40。在可应用的钻孔直径方面，OBI一40最具优势，能进入孔径仅为45 mnl的钻孔中O在操作速度方面 OPTV最快，能达到最高2.5 ndmin的速度。 DPBCS有2个不同直径的探头以适应不同的钻孔孔径，45 rain的探头可用于直径为48～76 mm的钻孔，而72 mm的探头则适用于76～130 lnIil的钻孔。DPBCS可以以1.5 rrdmin的速度进行探测，由于捕获的是整幅图像，因此，不影响其实时性，故在孔内的探头可以在任何时候和任何位置停下来，也可以反复地提升或下降探头，以便更仔细地检查孔内的情况。万方数据第24卷第19期 王川婴等.钻孔摄像技术的发展与现状 ·3443· 4.2关键装术 4.2.1全景图像在定义了全景阁像器深度帮方位之蜃，其上的每一点都可以用世界坐标表示。深度可通过深度测量装鋈壹接获得，将萁数镳叠加刭全景图像中，可作为其信息的一部分。方位可以由位于反射镜之下的磁性罗盘确定，罗盘与全景蓬像一起被撼摄下来，罗盘的北极指示了全景图像的方位。通过系统软件提供的对罗盘图像酶骞动识别功能，方谯很容易获得。对于前述的2种数字式光学成像系统，其具有楣露的藏像原理，毽捕获帮传输图像鲶方法则不榴同。由于全景图像墨圆环状，第1个系统仅取圆环中的1个环(如图l所示)，数字纯并传输这个环的数据到地面上的计算机内进行显示、存储和处理。在第2个系统(DPBCS)中，整个鍪环状的图像被拍摄下来，以模拟信号的方式被传输到位于地面的视频分配器中。该分配器将信号分茺二路，一路裂褫频监视器，用于显示视频图像，另一路进入计算机，其后被数字亿、存储、显示秘处理。在对数字光学成像系统的设计中，每个系统的设计方法都务不耀鬻，因此，必然导致在结果方面也各有差异。 4。2。2光源的设计优良的光源设计能保证数字光学成像系统获得均匀光照的钴魏孔璧图像，扶磊为迸一步处理这整图像创造了条件。由于第1个系统采用了单环技术形成隧像，丽这个环在全景图像中的位置是匿定不变的，因此，在其上的光照总是均匀的，但强度却随环状光源鲶位置不露焉交纯。然褥，第2个系统 (DPBCS)充分利用了完整的全景图像和各种图像算法以形藏帮聂示各种二维或三维图像。为了保证这些图像的质量，这就需要光源能提供对拍摄目标(钻孔孔璧)豹均匀照髓。豳于钻藐孔壁上的各点与光源的距离不同，其上的亮度也各不相同，因此，对光源的设计尤为重要。为了在镭孔孔壁上获褥均匀的光照，需要利用二路光线，其一是光源直接照射钻孔孔壁，其二避光源照射反射镜，霉由反射镜反射到钻孔孔壁上。要保证这二路光线能提供均匀的照暖，还必须对光源的位置帮反瓣镜的锥面焦进行蟹细的设计。关于光源的设计，

文【2】中给予了详细的介绍。由于第1个系统在光源设计方面比较简单，其处理蚕像靛能力也受到了限制，因簏，难以提供真正的实时能力。碡.2。3图像处理耩实露照示图像处理是数字光学成像系统的重要特征之一，其可以被用于处理数字纯麴图像以形成各种各样二维或三维的图像形式。在这方面，前述的2种数字光学成像系统采雳了不囊的方法，’各有秘弊。第1个系统采用了单环技术，在探头内实现了阁像翡数字优。在探头处予某一深度肘，摄像机能看到整个全景图像，但仅仅只对全景图像上的1个环进行数字纯，并将箕展开成为～条线，然露再传输到地丽上的计算机，此时这条线被添加到融存在豁平面震开圈审的耱应位置。每条线上的点数是相同的，因而决定了平面展开图的水平分辩率。而垂豢分瓣率剿由二条耜邻线之闻的距离确定，这个分辩率是可以调整的，指定的垂赢分辩率确定了探头在孔内下降的最大速度。在第1个系统中，每个环都在不同的时间被捕获并数字佬。所有酶环可以顺序地堆积成为一幅完整的钻孔孔壁图像，并显示在计算机屏幕上。这样静过程往往容翳产生1个误解，似乎在诗算机屏幕上的图像实时地反映了钻孔内的实际情况，但事实万方数据岩石力学与工程学报 2005笠上却并非如此。因为只有在该图像上的最后一条线才是当时的，而所有其他的线都是在此之前获得的，所以都已过时了，不能反映当时的情况。因此，该系统不适合应用于捕获钻孔内的活动情况，如水的流动和砂浆的渗出。不过，该系统却能容易地形成钻孔孔壁的静态图像，从而展示钻孔内的静态特征。第2个系统充分利用了位于地面上的高性能计算机，实时地处理整个全景图像，并形成宽为钻孔周长和高均为25 mm的平面展开图。由于整幅图像是同时捕获的，因此，该系统提供了真正的实时显示能力。关于该系统的实时性，在对1个钻孔的实测中得到验证，在这个钻孔中观测到了水的流动。在这里，虽不能展示反映水流动情况的实时视频图像，但从中可以取出二幅图像，其为在相同的深度但在不同的时间被拍摄，如图2(a)，(b)所示。水位的变化反映了活动的特征。图2水位变化 Fig.2 Demonstrating change of water level in a borehole 4.2.4数字技术数字技术是视频信号的数字化实现技术，可以在探测过程中也可以在探测后进行。数字化的图像是数据提取、图像处理和特征分析的基础。在数字式光学成像系统中，数字技术是通过采用图像捕获卡来实现的。这种硬件可以安装在探头中或地面上的计算机中，不同的安装形式有不同的特点： (1)当在探头中安装时，例如第1个系统，图像捕获卡将在其中完成视频信号的数字化，随后数字化的图像将通过电缆被传输地面上的存储、显示和处理设备中。由于传输速度和数据量的限制，实时地传输完整的图像已不现实了，取而代之的是仅传输图像中的一条或几条线，因此，图像分辨率的降低不可避免。但从另一个角度来看，数字信号的长距离传输比模拟信号具有更小的信号失真和较强的抗衰减和抗干扰的能力。 (2)当在地面上的计算机中安装时，如第2个系统，模拟的视频信号首先由探头经过电缆，然后传输到地面上的计算机中。在进入计算机之前，该信号被分为二路，一路用于电视机屏幕上以显示图像，这些图像同时也被记录在录像带中;另一路则进入图像捕获卡实时地对这些图像进行数字化，数字化的图像以数字形式被储存和处理。然而，在传输过程中信号的损失和各种干扰，视频信号更容易引起图像的失真。不过，视频放大和抗干扰技术可以解决这个问题。 4.3图像精度的讨论图像精度与系统的生产成本和实用性紧密相关，精度越高，成本也越高，而且要求更高和更先进的技术。当前，高精度所要求的技术已逐渐地趋于成熟，但由于较高的成本，这种技术还不能广泛地被商业性的光学成像系统所采用，因此，在此讨论的只是一般的图像精度。在数字光学成像系统中，图像精度依赖于图像捕获卡的采样分辩率。一般情况下，商用的图像捕获卡的最大采样分辩率在标准的PAL制式下可达到 44万像素(768x576)，而采样频率可达到25 p/s。由于全景图像呈环型状，其有效部分仅占采样分辨率的60%。这种环型状的图像由一系列不同直径的圆环组成，每个圆环都有各自的深度定位，并代表在该深度的钻孔孔壁360。圆周。相邻两个圆环的深度间隔是全景图像的垂直分辨率，而环向(水平)分辨率则与圆环上的像素数有关，圆环的直径越大，像素就越多，但代表相同的钻孔孔壁，具有相同的周长，因此，其环向(水平)分辨率也就越高。这种分辨率在全景图像中是不均匀的，内圆环的分辨率小于外圆环。这种环向(水平)分辨率的不均匀性实际上在第 1个系统中并不存在，因为在这个系统中用于堆积成平面展开图的圆环在全景图像中位置是不变的，但处于不同的图像帧中。所以，由此产生的平面展开图具有均匀的环向(水平)分辨率。对于第2个系统，当整个全景图像(而不是第1 个系统中的单一圆环)被用于形成平面展开图时，不可避免地产生不均匀的图像分辨率。通过对图像进行拼接，部分低分辨率的地方可以被高分辨率的图像覆盖。然而最终分辨率的图像并不会对结果的精万方数据第24卷第19期 王川婴等.钻孔摄像技术的发展与现状 ·3445· 度产生不利的影响，这是因为用于定量确定裂隙(如隙宽和产状)的方法是通过使用鼠标来选择图像上的点，这种操作的误差足以抵消由图像分辨率不均匀带来的问题。 5钻孔摄像技术的应用钻孔摄像技术已经广泛地应用于石油工业、工程地质、岩土工程、冰川研究、采矿工程、土木工程等。在大多数的实际应用中，这种技术通过对钻孔孔壁的观察弥补了勘探和场地调查的不足，可以被用于：(1)识别、估计和测量地质特征：(2)区分岩性;(3)评估孔隙性;(4)探察水的流动：入口以及水垢的堆积;(5)辅助打捞作业和穿孔控制;(6) 超前勘探等。 5.1石油工业钻孔摄像技术可以直观地探测各种油气钻孔，为油气勘探、储量评估和产量增加提供了重要的资料。这些应用【4～7]主要是针对那些可能增加和影响油气生产的地质特征和构造的识别。裂隙、油气的入口点和原生孔隙是影响油气生产的主要特征，其中一些可以通过地球物理方法得到。不过这些方法的精度通常太粗糙以致于无法探测到一些微小的特征，而这些特征有时又对油气的正常生产起到关键的作用。然而，基于光学原理的钻孔摄像设备具有探测这些微小特征的能力，其分辨率可达到0.3 mm，并且可以应用于原始钻孔和装有套管的钻孔以确定这些特征。水垢堆积是造成石油减产的关键问题。在石油工业中，单独开槽的筛管可以用于阻止沙石进入油井中。这些筛管中的槽缝容易被细小的沙砾、沥青的沉淀和水垢堵塞，保持这些槽缝的畅通将对石油的优化生产起到至关重妻的作用。因此，为了对槽缝的堵塞情况进行详细的了解，需要准确地确定堵塞的位置和程度。钻孔摄像技术提供了一种能解决这些问题的直观方法，可用于观测在筛管上水垢的沉积，并帮助制定最优的清理计划。 5.2工程地质在工程地质中，钻孔摄像技术已经成功地应用于裂隙的估算和分析、水的流动情况、孔隙的评估以及岩性的区分等[8~11】。在裂隙研究方面，数字式光学成像能提供准确的量测和定量的分析，而钻孔照相和钻孔摄像仅提供用于定性描述的图像。1个成功的钻孔摄像技术应用实例是文【9】在675 m的水平钻孔中所做的探测工作，在该项工作中共探测到超过200条自然裂隙。钻孔摄像技术弥补了利用钻孔岩芯测量裂隙产状的不足(如倾向等)，特别是难以在非常破碎的岩体中获得岩芯时，这种技术能更进一步地提供这些基本的信息。在现场用钻孔摄像技术得到的数据和结果能提供对裂隙的产状和隙宽的快速分析，也能通过统计的方法对裂隙的倾向进行分析u¨。 5.3岩土工程岩土工程中的钻孔与石油工业中的相比较浅，但测量的精度和要求要高。在石油工业中的几乎不考虑的细小裂隙，却其为岩土工程中的重要资料，可能控制着岩体的强度和稳定。由于早期钻孔摄像设备的精度相对较低，在探测这些细小裂隙时，通常会遇到很多困难。随着数字光学成像技术的出现，对其识别和更进一步的量测与分析也成为可能。钻孔摄像技术在岩土工程中的应用范围较广，如工程地质探测、质量检测、安全监测、工程效果评价等等。一些成功的应用包括了在孔内的地质调查、边坡工程、混凝土质量检测等【12~1引。在边坡工程中，裂隙的分布、方位和规模是影响边坡稳定的关键因素，而这些因素都能通过数字光学成像技术准确地获得。文[151成功地将这一技术应用到三峡永久船闸边坡的稳定性分析，取得了重要的结果。 5.4混凝土质量在大型的混凝土结构中，如混凝土大坝，其安全性与现场的混凝土浇注质量紧密相关。目前，常用于确定混凝土质量的方法有穿透雷达、声波成像和钻孔岩芯分析。前二种方法难以在布满钢筋的混凝土结构中进行探测，并且也难以识别一些细小的裂隙，这些裂隙可能构成混凝土结构的安全隐患。钻孔岩芯分析也有其缺陷，岩芯上观测到的裂隙可能在混凝土结构中并不存在，而是由钻具在钻探过程中形成的。然而，钻孔摄像技术不存在这方面的问题，其不仅能揭示细小的裂隙和未胶结的颗粒，而且能准确地确定如蜂窝状和空洞等类型的缺陷的大小和位置ll0。，如图3所示。 5.5采矿工程文[17，18]介绍钻孔摄像技术在采矿工程中的应包括对采矿形成的采空区和空洞的探测和对顶板地质构造的描绘，为快速、经济和安全地设计万方数据岩石力学与工糕学报 2005笠志和国际会议上。钻孔照相的应用开始于20世纪 50年代，到60年代达到了顶峰。佩在这之后，其逐渐地被钻孔摄像所取代。数字光学成像的应用开始于20世纪80年代末，并逐步地得到普及。在2l 世纪的前3年里，其应用已经超过了钻孔摄像，并必将成为新一代的地质勘探工具。罐\喇蒜鼹，袄 40 20 O 图3在混凝土结构中利用钻孔摄像技术测定的蜂窝和空洞 叁 叁 叁 叁 叁蠹蓥 曩 塞 囊 娶 耋合适的顶板支撑，确保顶板的稳定创造了有利的条件。老矿井由于年代长久可能引起地表的沉降，从菘造成遗表结构物麴严重皴坏。为了适娄地弥枣}、宙沉降造成的破坏，需要对沉降区内地质条件进行详细地谲查。钻孔摄像技术能胜任这项工作，并成功地应用于该领域【l引。在老矿井区合理地布置了一些钻孔，并将链孔掇像设备敖入每个钴孔中，通过这些设备就能直观地探测到可能引起沉降的矿柱、空漏、各稃支撑酶愤况。根据探测镌结采，选择适当的处理方法，通常回填处理能有效地控制沉降，并麓使漉降的危害降到最低。 5.6冰川研究文【19】首次褥镭孔照糨萼|入裂冰川研究，随后钻孔摄像也逐渐地应用于这一领域。在冰川研究中，钻孔摄像技术主要爝于观测冰川下瓣状况、测量冰川的滑移速度、研究冰川内部的结构和冰屑。钻孔摄像能够测量冰川的浮移速度，固露也能观测到冰川下的状况[191。使用轴向观测设备直接观测测试探头前方的实际状况，当探头到达冰川底部时，钻孔摄像设备记录一段时间间隔的冰川位移，从两计算出冰川的浮移速度。 5.7应用小结圈4，5总结了钴孔摄像技术麓应灞情况。图4概述了在过去的50 a中钻孔摄像技术的发展和不同阶段熬应用，其中x辘表示年代，霹Y辘表示发表的文章数量，这些文章大多数曾发表在国际杂 BPe一销彳L照相;BVC一钻孔摄像;DBa卜擞警式光学成像图4钻孔掇像技术按设备类型和年代的应用情况 Fig.4 Bc'r applications according to device type and time history 图5表明了钻孔摄像技术在不同领域内的应用情况。很明显，其应用主要怒在石油工监中。但也能发现一些明提的趋势，即在其他领域内的不断增加的应用。随着对钻孔摄像技术实用性的进一步认识，这种技术也必将得到越来越多的应用。 30 25 寒20 冀15 瓣iO 啼<5 0 25 爱国罔南‘南、上蜒 骥皤 鼋 珏絮 濮 七时 H 永球 婴 氍整 珏 秘三 奄 苌薷 张 州闰5锚孑乙摄像技术在各个领域的应用情凝 Fig.5 BCTapplications according to field 6钻孔摄像技术的发晨趋势在钻孔摄像技术诞生的半个世纪里，其充分利用了当今最新的科学技术手段，取得了长足的发展。因此可以预料，随着成像技术、数据传输技术、自动化技术和高性能计算机的快速进步，钻孔摄像技术还将不断地在下面几个方蕊向前发展： (1)高精度万方数据第24卷第19期 王川婴等.钻孔摄像技术的发展与现状 ·3447· 当前的钻孔摄像设备都使用图像捕获卡实现钻孔图像的数字化，而图像捕获卡的精度水平远远低于当今的商业数码相机，因此，随着更有效的数据传输和数码相机的物理尺寸的进一步缩小，钻孔摄像设备也必将应用这些技术，使其精度水平得到大幅度的提高。 (2)光纤信号传输在钻孔摄像设备中广泛使用的金属导线电缆是一种常规的传输信号的方法。这种方法容易造成信号衰减和被干扰。然而，光纤电缆能克服这些问题，并且在数据传输方面已经逐渐地取代了金属导线电缆。因此，为了钻孔摄像设备能长距离地传输高精度的图像信号，光纤电缆的使用是必然的。 (3)孔内机器人大多数的钻孔是直的，如垂直、水平和各种角度的倾斜，但也有一些是弯曲的(这些孔通常应用在石油工业中)。当前，钻孔摄像设备还不能通过这些弯曲的钻孔。为了能到达钻孔内的任何位置，并应用钻孔摄像技术，一种特殊的孔内机器人将得到发展。 7结论钻孔摄像技术将微型照相、彩色摄像和数字技术融于一体而创造了1个技术奇迹，它推动了孔内勘探技术的发展，使孔内勘探更加直观、可靠。经过近半个世纪的不断发展，钻孔摄像技术已经在许多领域中得到了广泛的应用。根据以上的回顾，可以得到如下结论： (1)钻孔摄像技术弥补了常规的场地勘探技术的不足，提供了更加丰富和直观的信息。其主要应用领域包括石油工业、工程地质、岩土工程、采矿工程以及冰川研究。 (2)数字光学成像技术代表了钻孔摄像技术发展的最高水平。基于该技术的设备主要有2种类型，都具有很强的实用性，而且直观和定量的结果有助于设计和分析0 (3)数字光学成像的第1个系统是以环的方式传输图像数据，环可以堆积成一幅按时间排列的图像，该图像缺乏真正的实时性。第2个系统是以整幅图像的形式传输视频图像，因此其具有对孔内活动情况进行观测的能力，即真正的实时性。

(4)随着当今科学技术的发展，钻孔摄像技术可以在图像精度、光缆传输和孔内机器人等方面取得突破。参考文献(References)· ’ 【1】 Kamewada S，Endo T，Kokubu H，et a1.The device and features of BIP system[A】.In：The 21st Symposium on Rock Mechanics Proceedings.Committee on Rock Mechanics[C].[S.1.】：Japanese Society of Civil Engineers，1989.196—200.【2】 王川婴.数字式钻孔摄像系统研究[博士学位论文】【D】.武汉：中国科学院武汉岩土力学研究所，”99.(Wang Chnanying.Smdy of digi￡al borehole c枷嘲system[Ph.D.Thesis]p】.Wuhan：Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Acadeany of Sciences，1999.(in Chinese)) 【3]t)tl婴，葛修润，白世伟.数字式全景钻孔摄像系统研究【J】.岩石力学与工程学报，2002，21(3)：398—403.(Wang Chnanying，Ge Xiumn，Bai Shiwei.Study of the digital panoramic borehole camera system[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2002，2l(3)：398—403.(in Chinese)) 【4】 Walbe K，Collart D.Use of the borehole television camera and the low—volume flowmeter to identify and measIlre gas flow in low—permeability formations[A].In：SPE Joint Rocky Mountain Regional Meeting and Low—Permeability Reservoirs Symposium Proceedings[C].【S.1.】：Society ofPetroleum Engineers，1991.299— 306.【5】Maddox S D.Dow.nhole video is more than arepair tool[J].Petroleum Engineer International，1996，69(5)：47—48.【6】 Maddox S D.Application of downhole video technology to multilateral well completions[J].Journal of Petroleum Technology· 1998，50(6)：34—36.【7】Tague J R.Downhole video optimizes scale removal pmgram[J]. Petroleum Engineer International，1999，72(7)：27—32.【8】Lau J S O，Auger LF，Bisson J G.Subsurface fracture surveys using a borehole television camera and acoustic televiewer[J].Canadian Geotechnical Journal，1987，24：499—508. [9】 Overbey W K，Yost J L E，et a1.Analysis of natural fractures observed by borehole video camera in a horizontal well【A】.h：SPE Gas Technology Symposium Proceedings[C].【S.1.】：Society of Petroleum Engineers，1988.9—16.【10】Plumley T.Downhole video cameras provide msight to well problems[J].Water Well Journal，2000，54(15)：26—28.【1 1】Williams J H，Johnson CD.Borehole·wall imaging with acoustic and optical televiewers for fractured-bedrock aquifer investigations[A].In： Proceedings of the 7th Min盯als and Geotechnical Logging Symposium【C】.Golden：【s.n.】，2000.43—53.【12】Yuji K.Observation of crack development around an underground rock chamber by borehole television system[J].Rock Mechanics and 万方数据岩石力学与工程学报 2005年 Rock Engineering，1983，16(2)：133—142.【13】t)ll婴，葛修润，白世伟.前视全景钻孔电视及其应用[J】.岩石力学与工程学报，2001，20(增)：1 687—1 691.(Wang Chuanying，Ge Xiurun，Bai Shiwei.Axial view panoramic borehole TV and its application[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2001，20(Supp.)：1 687—1 691.(in Chinese)) [14]王川婴，葛修润，白世伟.数字式全景钻孔摄像系统及其应用【J】.岩土力学，2001，22(4)：522—525.(Wang Chnanying，Ge Xiurun， Bai Shiwei.The digital panoramic borehole calnem system and its application[J].Rock and Soil Mechanics，2001，22(4)：522—525.(in Chinese)) [15]Wang CY，Law K T，Sbeng Q，et a1.Borehole camera technology and its application to Three Gorges Project[A].In：Proceedings of the 55th Calladian Geotechnical and the 111ird Joi/'It/AH—CNC and CGS Groundwamr Specialty Conferences[C].Ontario：Niagara Falls，2002. 60l一60& [16l Wang C Y，Law K T，Feng，X T.Borchole camera technology for major constructions[A].In：Proceedings of the 12th Pan-American Conference for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering and the 39th U.S.Rock Mechanics Symposium[C].Massachusetts： MassachuseRs Insfimtc of Technology，2003.22—26.【17】Palmer I D，Sparks D P.Measurement of induced fractures by downhole television camera in eoalbcds of the Black Warrior basin[J]. Journal ofPetroleumTechnology，1991，43(3)：270—275. [18】Gochioco L M，Magill C，Marks E The borehole camera：an investigative geophysical tool applied to engineering，environmental， and mining challenges[J].Leading Edge—society of Exploration Geophysicists，2002，2l(5)：474—477. f19]Engelhardt H F，aa/l'iann W D，Kamb B.Basal sliding and conditions at the glacier bed as revealed by bore-hole photography[J].Journal of Glaciology，1978，20(84)：469—508.

第五届全国地面岩石工程学术会议暨中南地区岩石力学与工程学术会议 “第五届全国地面岩石工程学术会议暨中南地区岩石力学与工程学术会议”将于2005年10月15～17日在湖南长沙枫林宾馆召开。主办单位为中国岩石力学与工程学会地面岩石工程专业委员会、湖南省岩石力学与工程学会、湖北省岩石力学与工程学会、河南省岩石力学与工程学会、广东省岩土力学与工程学会、广西省岩石力学与工程学会、海南省岩土力学与工程学会、香港大学土木工程系、湖北省力学学会;承办单位为湖南省岩石力学与工程学会、中南大学、中国科学院武汉岩土力学研究所;协办单位为中南水电勘测设计研究院、湖南省宏禹水电岩土工程公司、湖南省交通勘察设计研究院、《岩石力学与工程学报》、《岩土力学》。这次会议的主题为“地面岩石工程建设与环境的协调”。会议专题有：(1)矿山开采诱发的地质灾害;(2)水电工程中人工开挖高陡边坡;(3)水库岸坡稳定;(4)山区高速交通工程中路基与边坡;(5)矿山复垦与生态边坡;(6)地下与地面岩石工程协调设计;(7)数字岩土工程;(8)岩土工程新材料新设备。学术委员会：主任：冯夏庭副主任：李宁郭熙灵委员：何满潮黄润秋唐辉明李宁李晓 徐卫亚陈从新王学潮苏爱军曹传林赵海滨王文星李爱兵黄志泉林育梁钱小鄂周国贵 刘传正刘德富吴海滨曹洪杨光华莫海鸿谭国焕卫宏李夕兵组织委员会：主任：盛谦副主任：潘长良邓建辉委员：胡毅夫姚力健刘路平韩军刘汉东范秋雁张信贵郑俊杰陈五～罗先启李文秀张林李仕胜王建洪姜荣梅吴晓铭陈如桂廖建三林本海岳中琦孙凯张勇慧余诗刚方昭茹特邀报告与专题报告有：陈祖煜——近期水利水电工程中的滑坡和防治;冯夏庭——边坡安全性监测与智能反馈分析研究;何满潮——露天矿联合开采条件下边坡稳定性分析及环境评价;黄润秋——岩石高边坡变形破坏机理及其灾害控制;陈五一——四川水能资源开发与岩土工程问题;冯树荣——龙滩水电站左岸进水口高边坡治理研究;盛谦——三峡船闸高边坡块体稳定性研究;李宁 ——岩质边坡稳定性分析中的几个关键问题;岳中琦——边坡地表排水系统设计存在的严重问题;郭熙灵——清江水布垭水利枢纽工程中的岩石力学研究;刘德富——三峡库区水库型滑坡机理研究;郑宏——基于变形分析的稳定性分析方法;杨强——岩体工程的梯度破坏机理及变形加固理论;徐卫亚——重大水电工程高边坡岩石力学与工程研究进展;李晓——土石混合体的工程地质力学特性研究;王学潮——南水北调西线岩土力学与工程地质问题;谢漠文——信息技术在边坡工程中的应用;邓建辉——岩石边坡的开挖松动区研究;陈从新——裂隙岩体渗流研究新进展;刘传正——长江三峡链子崖危岩体防治工程效果研究;范秋燕——胀缩性岩土的工程特性研究;朱大勇——对六个常用边坡极限平衡条分法的讨论与改进：曹平——大规模自然崩落采矿的几个力学问题;赵海滨——山区高等级公路路堑边坡综合治理;曹传林——湖北沪蓉西高速公路高边坡特征及稳定性分析;李文秀——鲁中矿区深部开采地表移动研究。 (《岩石力学与工程学报》编辑部供稿) 万方数据