古民居測(cè)量方法探索與實(shí)踐

李玉寶

(西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川綿陽(yáng) 621010)

1 概況

都江堰市地處四川成都平原西北邊緣，因舉世聞名的都江堰水利樞紐工程而廣為人知。位于老城區(qū)的西街，是一條有著幾百年歷史的古街。西街街面狹窄，兩邊的建筑多為一至二層的四川傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)房屋，由于歷史久遠(yuǎn)及5·12地震而破損嚴(yán)重，加上居民為擴(kuò)大居住面積，做了部分改建，使建筑原貌受到不同程度的破壞，但其結(jié)構(gòu)基本完整，原貌仍清晰可辨。

圖1 都江堰西街一角

根據(jù)都江堰市災(zāi)后重建整體發(fā)展規(guī)劃，為打造國(guó)際性旅游休閑城市，要對(duì)西街在內(nèi)的歷史城區(qū)進(jìn)行保護(hù)性開(kāi)發(fā)。為滿(mǎn)足規(guī)劃設(shè)計(jì)需要，西街古老民居要進(jìn)行建筑測(cè)繪，繪制平面、屋頂平面、正立面、側(cè)立面、背立面和剖面圖及窗花、門(mén)樓等局部大樣圖等。

2 平面圖測(cè)繪

平面圖測(cè)繪是整個(gè)工作的基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)單位的要求，測(cè)繪在統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，按誤差小于5 cm的技術(shù)要求實(shí)施。測(cè)區(qū)范圍約為0.035 km2，其中建筑物占地面積達(dá)66%。各民居緊密相連，通道狹窄或無(wú)露天通道，加之修建時(shí)受權(quán)屬范圍局限，建筑物外部投影輪廓形狀不規(guī)則，因而測(cè)量非常困難。

為保證各建筑物相互關(guān)系的正確性，首先在測(cè)區(qū)布設(shè)導(dǎo)線(xiàn)控制網(wǎng)，并在所有的建筑物內(nèi)部通道、庭院天井內(nèi)布設(shè)圖根控制點(diǎn)。測(cè)量工作遵循凡是儀器能夠測(cè)量的地方，均設(shè)站測(cè)量的原則，仔細(xì)測(cè)量建筑物外部投影輪廓的每一個(gè)特征點(diǎn)，只有不能通視的地方，才采取距離丈量的方法，間接獲得輪廓特征點(diǎn)位置。由于精度要求高，測(cè)區(qū)空間狹窄、光線(xiàn)昏暗、雜物阻擋視線(xiàn)、建筑物外輪廓不規(guī)則等諸多原因，測(cè)量工作具有不同于普通地形測(cè)量的特點(diǎn):

(1)測(cè)量以墻腳線(xiàn)為建筑物投影輪廓，根據(jù)建筑測(cè)量的特殊要求，確定建筑物分戶(hù)或轉(zhuǎn)角點(diǎn)位置時(shí)，測(cè)量立柱的中心位置，對(duì)于轉(zhuǎn)角處的方形立柱，則要分別測(cè)定兩邊;

(2)由于年久失修或地震破壞的原因，部分建筑物已經(jīng)歪斜，測(cè)量時(shí)應(yīng)以立柱底部為準(zhǔn)，按其原貌測(cè)量;

(3)除街道兩側(cè)外，建筑物投影輪廓點(diǎn)難以直接測(cè)量，測(cè)量工作更多地依賴(lài)于丈量。由于絕大多數(shù)建筑外輪廓不規(guī)則，因此確定特征點(diǎn)位置主要依靠距離交會(huì)。距離交會(huì)確定特征點(diǎn)需要兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該用儀器精確測(cè)定，位置可在任何便于丈量的地方;丈量時(shí)交會(huì)距離采用免棱鏡全站儀直接測(cè)定，方便丈量時(shí)也可以采用鋼尺量距或激光手持測(cè)距儀測(cè)量;

(4)對(duì)于住戶(hù)自行改建而不能反映出四川西部古建筑物風(fēng)格的部分，不予測(cè)繪表示;

(5)測(cè)量時(shí)要顧及測(cè)繪立面圖的需求，承重立柱及門(mén)窗位置應(yīng)予以測(cè)量;

(6)屋頂平面圖根據(jù)平面圖、測(cè)量的屋脊線(xiàn)、屋檐寬度等數(shù)據(jù)繪制。

3 立面圖測(cè)繪

四川古老民居墻面多為木質(zhì)結(jié)構(gòu)，門(mén)窗及墻體有裝飾性圖案。立面圖測(cè)量由于測(cè)量場(chǎng)地空間狹窄、通視困難，如三維激光掃描等高技術(shù)方法，成本高昂而優(yōu)勢(shì)不突出。因此，根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際，研究采用作業(yè)方法為:

(1)墻面立面圖測(cè)量:采用全站儀測(cè)量或者鋼尺測(cè)量建筑物墻面特征點(diǎn)，然后采用普通數(shù)碼相機(jī)正對(duì)測(cè)量的建筑物立面攝像。根據(jù)照相機(jī)成像原理可知，平面物體在與之平行的照相機(jī)成像平面上形成縮小的圖像，圖像上對(duì)應(yīng)距離之比值，與實(shí)物上相同。因此，對(duì)于具有復(fù)雜裝飾圖案的建筑物臨街立面，拍攝影片后在CAD中根據(jù)已知點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放定位，然后在照片上描繪和量測(cè)，是能滿(mǎn)足測(cè)量要求，而作業(yè)效率較高的方法。

(2)屋檐以上部分立面圖測(cè)量:這一部分通過(guò)拍照的方法量測(cè)較為困難，一方面空間狹小，難于找到拍攝整個(gè)立面的拍攝點(diǎn)，另一方面屋檐、屋脊與墻面不在同一平面，拍攝照片是中心投影，長(zhǎng)度變形大;若處理為正射影像圖，則作業(yè)效率較低。簡(jiǎn)便、高效的方法是屋檐高度、位置和寬度直接測(cè)量，而屋脊測(cè)量采用在較高的建筑物屋頂設(shè)置儀器，在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，以免棱鏡激光測(cè)量方法測(cè)量建筑物屋脊特征點(diǎn)三維坐標(biāo)。在通視范圍內(nèi)一次性測(cè)量所有待測(cè)建筑物屋脊，數(shù)據(jù)不僅用于繪制立面圖，也是繪制屋頂平面圖必需的數(shù)據(jù)，因而作業(yè)效率很高。典型的立面圖如圖2所示，為圖面簡(jiǎn)潔考慮，刪除圖上了標(biāo)注的尺寸數(shù)據(jù)，其余圖類(lèi)同。

圖2 立面圖

4 窗扇紋樣圖測(cè)繪

四川民居木質(zhì)墻面上，窗扇往往有漂亮的圖案，需要測(cè)繪并繪圖表示，稱(chēng)為窗扇紋樣圖。對(duì)于相對(duì)簡(jiǎn)單的窗扇紋樣，可用鋼尺直接測(cè)量，而復(fù)雜窗扇紋樣，則采取與建筑墻面立面圖測(cè)繪相同的方法，通過(guò)拍照后在像片上量測(cè)完成。

5 建筑剖面圖測(cè)繪

剖面圖主要反映古建筑物的框架結(jié)構(gòu)，具體講就是反映建筑物承重立柱的位置，高度、直徑，屋梁的結(jié)構(gòu)、尺寸等。剖面圖測(cè)繪需要室內(nèi)外測(cè)量相結(jié)合，測(cè)量方法以鋼尺或手持激光測(cè)距儀測(cè)距丈量為主。

圖3 建筑剖面圖

6 局部大樣圖

圖4 局部大樣圖

圖4所示是四川古民居典型的正房角梁架結(jié)構(gòu)，檐柱下端以木雕裝飾，橫梁和立柱之間有雕花雀替。為準(zhǔn)確反映復(fù)雜的細(xì)部結(jié)構(gòu)，需要分別測(cè)繪不同投影面的大樣圖。測(cè)量時(shí)由于位置高，直接丈量較困難，因而主要采用全站儀免棱鏡方法測(cè)量，復(fù)雜的細(xì)部結(jié)構(gòu)仍以攝像后在像片上量測(cè)、繪制完成。測(cè)量時(shí)注意照準(zhǔn)部位在柱體的中央，并且高度對(duì)稱(chēng)，攝像時(shí)照相機(jī)成像平面與被攝雀替、窗花平面平行，以使成像上的各部件比例關(guān)系與實(shí)際相同。

7 結(jié)語(yǔ)

都江堰老街區(qū)保護(hù)性開(kāi)發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)，是在基本保持建筑物原貌的基礎(chǔ)上，重建因年久失修和5·12地震而嚴(yán)重?fù)p壞的百年歷史古街。

由于這些古建筑皆是民居，因而有不同于著名古跡測(cè)量的要求和特點(diǎn)。受地形條件限制，三維激光掃描等高科技方法，在這里體現(xiàn)不出優(yōu)勢(shì)。本文所介紹的測(cè)量方法，簡(jiǎn)單、易行、無(wú)需昂貴的高技術(shù)裝備;質(zhì)量能滿(mǎn)足要求，而效率、經(jīng)濟(jì)性突出。

［1］ 滕德貴，王莉，謝征海等.高新測(cè)繪技術(shù)在古建筑文物搬遷保護(hù)中的應(yīng)用［J］.城市勘測(cè)，2007(5)

［2］ 羅小華.基于三維激光掃描技術(shù)的古建筑測(cè)繪［J］.四川建筑，2009(12)

［3］ 張孝盛.免棱鏡全站儀在古建筑測(cè)量中的應(yīng)用［J］.2008(21)

［4］ 李振濤，許妙忠.數(shù)字近景攝影測(cè)量在古建筑物重建中的應(yīng)用研究［J］.測(cè)繪信息與工程，2007(4)