歷史古建筑的測繪技術(shù)與方法探討

楊茜

摘要：對古建筑物進行測繪，是在古建筑研究中的最基礎(chǔ)的一項工作，在此工作中引進現(xiàn)代的測繪技術(shù)，可以解決在古建筑測繪工作中存在的誤差和問題，有利于建立更加科學(xué)的古建筑測繪的工作體系，對古建筑測繪的途徑進行新的探索，有利于對古建筑遺跡的保護和開發(fā)。

關(guān)鍵詞：古建筑測繪；技術(shù)；方法；探討

對古建筑的測繪工作基本可以理解為，對建筑物的大小、形狀和空間位置進行測量，并根據(jù)測量結(jié)果繪制相對應(yīng)的平面、立體和剖面的圖紙，這些都可以直接應(yīng)用于文化遺產(chǎn)保護領(lǐng)域中對建筑遺產(chǎn)的記錄、監(jiān)測、保護工程等方面，在技術(shù)方面可以歸納于測繪學(xué)中工程測量學(xué)的范疇。但是，古建筑測繪的技術(shù)和方法只是測繪學(xué)中的一種手段，并不是古建筑測繪工作的全部，它不僅包括對古建筑遺產(chǎn)的人文、技術(shù)、科學(xué)和藝術(shù)方面進行認(rèn)知，理解、體驗?zāi)酥涟l(fā)現(xiàn)、甄別、探究和評價，還包含對古建筑實體、空間和精神的理解、表達和再現(xiàn)，它不是被動的單純的描摹，而是包含了對其信息的取舍和價值的判斷。

一、古建筑測繪方法的簡述

要想真正認(rèn)識和研究古建筑，普通測量和手工測繪是最有效的途徑。我國古建筑測繪的傳統(tǒng)的方法便是人工實量法，但是這種方法耗時耗工，工作效率也不高，還不能保證測繪結(jié)果的精確度，耗費的成本高，安全性也不能保障。像在對我國甘肅的天水麥積山石窟進行測繪工作時，為了對其進行維修和加固，從1973年10開始，至1979年10月王完工，前后共用了1643個工作日，耗時六年才完成，這主要是由于測繪方法的各種限制，導(dǎo)致了工作效率低下。近年來，隨著各種計算機技術(shù)、空間定位技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，古建筑的測繪技術(shù)也已經(jīng)步入了數(shù)字化的時代，3S集成技術(shù)的應(yīng)用，也已經(jīng)成為其特征，諸多新建筑在古建筑測繪工作和研究工作中，都取得了良好的成果，克服了在測繪工作進行中由于部分山頂?shù)貐^(qū)狹小、樹多、隱蔽等地形造成的困難和限制，省去了麻煩，也節(jié)省了搭腳手架的費用，同時，測繪工作也不再受氣候條件的局限，測量的精確大也大大提高。像激光三維掃描系統(tǒng)就完全可以替代古建筑測繪中的傳統(tǒng)測繪方法，并且其更加快速、更加準(zhǔn)確，且無需進行布控，其優(yōu)越性在于系統(tǒng)可以快速的三維數(shù)據(jù)，及時建立三維立體模型，并迅速對模型和數(shù)據(jù)進行分析和處理，使古建筑測繪工作的成果更加數(shù)字化，建立并完善了古建筑管理保護的系統(tǒng)，進而能夠提供更加高效的管理，更好的咨詢和分析能力。又如近景攝影測量，它可以對表面不規(guī)則的古建筑實體進行精密的測量，并且可以將其立體再現(xiàn)，更加容易的對古建筑平面圖、立面圖和節(jié)點詳圖進行測繪。還有數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，很大程度上改進了古建筑測繪的資料，使影像資料和測繪成果更加的數(shù)字化，建立管理系統(tǒng)，有利于對古建筑資料的數(shù)字化處理和保存，在對一些彩色的保護資料進行處理時，數(shù)字影像資料更是凸顯了其優(yōu)越性，這種技術(shù)方法還可以以數(shù)字形式保存測繪成果資料，拓寬了古建筑的表達范圍和表現(xiàn)方式。

二、古建筑測繪中存在的誤差和問題

在國家重點文物的保護工作中，還有很多的古建筑沒有開展詳細(xì)系統(tǒng)的測繪工作，仍然存在著諸多問題，資料不全或完全沒有資料，資料的精確度低等，如何對古建筑進行保護和開發(fā)，提高古建筑測繪工作的精度，消除測繪工作中的誤差和存在的問題，對測繪工作者進行古建筑的研究具有重大意義。為了減小測量工作中的誤差，提高測量結(jié)果的精確度，就需要對誤差的來源和原因及時了解，以便采取相對應(yīng)措施。

產(chǎn)生誤差的原因：（1）外界條件。觀測環(huán)境中的氣壓、氣溫、清晰度、風(fēng)力、空氣濕度、大氣折光等，這些因素都是不斷變化的，都有可能造成誤差的產(chǎn)生。（2）儀器設(shè)備條件。儀器的制造可能存在誤差，儀器儀表精確度低；檢校殘余存在誤差，檢定不合格。（3）有關(guān)工作人員的自身條件。有些測量人員的存在分辨率低下、對技術(shù)熟練程度不夠、容易造成視覺疲勞等問題，或者是還存在其他的不良習(xí)慣。有關(guān)人員的綜合素質(zhì)還需繼續(xù)提高。（4）粗差或錯誤。這是由于在古建筑觀測時沒有及時發(fā)現(xiàn)粗差并將其舍棄。

存在的問題：（1）古建筑現(xiàn)狀。由于建筑物長期承受荷載、材質(zhì)不同造成不均勻沉降以及外界自然條件的影響等，其構(gòu)件都發(fā)生了不同程度的彎曲、收縮等多種變形，并且其他部位也遭受了或多或少的損壞，例如，檐角塌下、角柱下沉、柱裂縫、梁彎曲、梁架下沉或歪閃等。（2）尺寸問題。1.分尺寸與總尺寸做不到統(tǒng)一。這就是說，對古建筑各個組成部分進行分別測量，得出的測量尺寸之和與古建筑整體測量結(jié)果尺寸不相符。例如，通面闊小于各開間面闊之和，梁架中的各層構(gòu)件高度和大于了梁架總高度等等。2.在對應(yīng)的位置上，同類的構(gòu)件尺寸做不到統(tǒng)一，例如，同樣都為金柱，但是各金柱的柱徑卻大小做不到統(tǒng)一，梁架中，處在同樣位置，起同樣結(jié)構(gòu)作用的梁，其斷面的尺寸也參差不齊。

三、古建筑測繪的技術(shù)與方法探討

在古建筑的測繪工作中，傳統(tǒng)的手工測量實際就是將大部分的測量工作變?yōu)榫嚯x測量，主用利用卷尺進行簡易的高程測量和距離測量，通過距離交會法和直角坐標(biāo)法對古建筑進行平面定位。而現(xiàn)在，各種現(xiàn)代化的技術(shù)也相繼出現(xiàn)，主要有以下幾種，（1）電子全站儀。這是集對古建筑的距離測量、高差測量和角度測量于一體的一種測量設(shè)備，它的基本功能是測量古建筑的豎直角、水平角和斜距，并且可以借助固化軟件，組成多種測量的功能，比如，可以顯示并計算古建筑的三維坐標(biāo)，即高差、平距和鏡站點，并且進行懸高測量、對邊測量、偏心測量和面積計算等。在單體的古建筑測量過程中，可以采用免棱鏡全站儀中的對邊測量或懸高測量等。（2）數(shù)字近景攝影。這種測量方法的基礎(chǔ)是攝影機拍攝的各種數(shù)字影像，通過計算機對其進行分析和處理，從而獲得數(shù)字影像和數(shù)字圖形的測量技術(shù)。在古建筑的測繪工作中，利用數(shù)字近景攝影技術(shù)，同時采用人機協(xié)調(diào)的策略，可在計算機上還原古建筑的三維立體模型，就可以精確的對古建筑中復(fù)雜的幾何變化進行描述。（3）三維激光掃描。這個系統(tǒng)的組成主要包括系統(tǒng)軟件和三維激光掃描儀，在測繪工作中，創(chuàng)新了獲取古建筑空間信息的技術(shù)手段，打破了傳統(tǒng)的只是對數(shù)據(jù)進行單點采集的方法，變?yōu)榱丝梢宰詣?、連續(xù)的獲取數(shù)據(jù)的方法，大大提高的測量效率，同時，這種掃描系統(tǒng)測量的精確度高，多方位、全天候，并且無需布控制，尤其在對三維數(shù)據(jù)的快速獲取、及時建立三維立體模型等方面，更是凸顯了其優(yōu)越性。根據(jù)測量工作實施的要求和目的，這幾種現(xiàn)代化的技術(shù)方法，根據(jù)其建立的模型，可以生成古建筑的平面圖、立面圖、投影圖、等值圖和透視圖等，從而促使了古建筑測試結(jié)果更加的數(shù)字化，建立了更加完善的古建筑保護管理系統(tǒng)，提供了良好的查詢和分析的功能，以及高效的管理。

總結(jié)：

基于古建筑測繪工作的最終目的，我們要盡可能多的采用較為現(xiàn)代化的測繪技術(shù)手段，如近景攝影測量的方法、三位激光掃描等，更好的測繪古建筑的圖件，更好進行古建筑的維修、保護或者是重建，在測繪工作過程中，還要吸收有相關(guān)教育和經(jīng)驗的人一起進行測繪工作，根據(jù)實際古建筑的規(guī)模，采取相對應(yīng)的技術(shù)方法，滿足古建筑測繪的要求和目的，從而獲得良好的工程效益。

參考文獻：

[1]林觀土，羅鴻輝，李紅偉.全站儀在古建筑測繪中的應(yīng)用研究[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2009（02）

[2]張為成，馬俊海，王強，劉江.全站儀結(jié)合數(shù)碼相機在古建筑測繪中的應(yīng)用[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）.2010（04）

[3]陳小偉，唐富，陳文革，曹騰飛，柳偉.成都火車南站發(fā)散式雨篷結(jié)構(gòu)測量方法研究[J].施工技術(shù).2013（02）