傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)耦合下的古建筑測(cè)繪實(shí)踐研究

柴代媛

【摘要】古建筑測(cè)繪是發(fā)掘、保護(hù)古建筑的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，為優(yōu)秀歷史建筑的保護(hù)提供了有力支撐。1952年院系調(diào)整以后國(guó)內(nèi)高校的建筑系多數(shù)結(jié)合教學(xué)開(kāi)設(shè)了古建筑測(cè)繪實(shí)習(xí)，測(cè)繪記錄了大量古代建筑文化的優(yōu)秀遺產(chǎn)。同時(shí)大學(xué)期間開(kāi)展古建筑測(cè)繪調(diào)研，鞏固課本知識(shí)，培養(yǎng)大學(xué)生調(diào)研、收集資料、獨(dú)立工作和實(shí)踐能力。通過(guò)傳統(tǒng)皮尺、鉛垂線與現(xiàn)代GPS、紅外線等測(cè)繪技術(shù)結(jié)合，實(shí)地測(cè)繪古建筑，達(dá)到提高專業(yè)技能豐與綜合素質(zhì)、豐富思想情感領(lǐng)域的綜合效用。

【關(guān)鍵詞】古建筑;測(cè)繪;查濟(jì)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

1、古建筑測(cè)繪的性質(zhì)與意義

（1）測(cè)繪，是指對(duì)自然地理要素或地表人工設(shè)施的空間位置、形狀、大小、及其屬性以及細(xì)部構(gòu)造等進(jìn)行測(cè)定、采集數(shù)據(jù)收集并繪制成圖的過(guò)程。古建筑測(cè)繪可以歸納為測(cè)繪學(xué)中的分支。按照廣義定義，可以定義為測(cè)量古建筑的大小、空間、地理位置等信息，并且通過(guò)各種途徑繪制出表達(dá)建筑信息的平、立、剖或者大樣圖紙。我國(guó)建筑測(cè)發(fā)展從歐洲、日本學(xué)者對(duì)我國(guó)建筑遺產(chǎn)進(jìn)行研究，到近代營(yíng)造學(xué)社等機(jī)構(gòu)對(duì)古建筑測(cè)繪的方法確立與技術(shù)研究，再到建國(guó)后文物保護(hù)體系逐步完善，古建筑測(cè)繪水平與精度一步步提高。80年代之后，各大高校逐步參與到古建筑遺產(chǎn)的保護(hù)體系中去。古建筑測(cè)繪保護(hù)工程與建筑學(xué)高校教育相互促進(jìn)，相互完善。隨著時(shí)代的進(jìn)步與各方的完善，古建筑的測(cè)繪的要求也不單單是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)記錄，更多的也包含了對(duì)測(cè)繪成果的研究評(píng)估、古建筑的修復(fù)維護(hù)、在保護(hù)傳統(tǒng)下的進(jìn)一步規(guī)劃、設(shè)計(jì)、與工程實(shí)施。還包含建筑周邊環(huán)境的建設(shè)控制，以及對(duì)外界展示、教育等許多的方面。除了傳統(tǒng)的定義之外，當(dāng)代視角下的古建筑測(cè)繪也包括了它包含著對(duì)傳統(tǒng)建筑遺產(chǎn)文化的理解、探究尊重與弘揚(yáng)。是人類對(duì)先人建筑空間藝術(shù)、意蘊(yùn)、中國(guó)傳統(tǒng)匠人精神的表達(dá)再現(xiàn)與傳承。

（2）建筑遺產(chǎn)是不可再生、不可替代的文化資源，是承載文明史和見(jiàn)證各民族文化發(fā)展的珍貴財(cái)富，具有深厚的歷史文化價(jià)值[1]。古建筑就是不同地區(qū)各個(gè)歷史時(shí)段的文化載體。首先在某些程度上它們代表了一個(gè)見(jiàn)證城市百年滄桑的的“記憶符號(hào)”。透過(guò)一座建筑可以感受到一個(gè)時(shí)代。比如位于北京中軸線上的紫禁城用對(duì)稱和嚴(yán)謹(jǐn)建筑的秩序描繪皇權(quán)至上的封建社會(huì)。位于塞納河畔的巴黎圣母院高、尖直的形態(tài)、用卓越的建筑語(yǔ)言表達(dá)神秘、哀婉、崇高的氣氛，展現(xiàn)了了歐洲中世紀(jì)教皇統(tǒng)治下的集權(quán)下的時(shí)代特色。在人類歷史上這些建筑瑰寶不計(jì)其數(shù)。中國(guó)有千年歷史，地大物博，但由聯(lián)合國(guó)教科文組織評(píng)比進(jìn)入的世界遺產(chǎn)目錄的數(shù)據(jù)顯示中國(guó)的遺產(chǎn)數(shù)量卻落后于國(guó)土面積遠(yuǎn)小于中國(guó)的意大利，我國(guó)建筑遺產(chǎn)依舊任重道遠(yuǎn)。而保護(hù)傳統(tǒng)建筑基本的就是要了解、感受建筑的實(shí)體。古建筑的測(cè)繪是其中不可缺少的部分，同時(shí)測(cè)繪取得的成果記錄了建筑信息也有助于維修古建筑。其次古建筑測(cè)繪不僅僅是從古建筑中讀取數(shù)據(jù)符號(hào)，更是將古建發(fā)掘古建筑價(jià)值，從古法中吸取經(jīng)驗(yàn)，從而對(duì)現(xiàn)代建筑的發(fā)展有幫助。以蘇州博物館為例如圖1，使用全新的現(xiàn)代的材料展現(xiàn)了古代中國(guó)建筑的意蘊(yùn)。這就是從古建筑中集成了思想，映射到現(xiàn)代建筑。這也是當(dāng)代研究古建筑、測(cè)繪古建筑的一個(gè)重要意義。

2、傳統(tǒng)與現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)下的測(cè)繪的方式與其利弊

2.1 傳統(tǒng)測(cè)繪歷史悠久，可以追溯到宋代《營(yíng)造法式》。期內(nèi)詳細(xì)記載大木作、小木做等具體做法，同時(shí)配有詳盡手工繪圖。梁思成與林徽因走訪中國(guó)各地，在當(dāng)時(shí)艱苦的條件下親自測(cè)繪研整理。留下了大量珍貴的圖紙和注解如圖2。傳統(tǒng)測(cè)繪需要的工具較為易得，常用工具有軟皮卷尺、硬鋼卷尺、經(jīng)緯儀量角器等。輔助工具有梯子、繪圖筆、網(wǎng)格繪圖紙、指南針、鉛錘球等。傳統(tǒng)的測(cè)繪多是用以上工具，人工進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和整理補(bǔ)。充兩個(gè)部分，現(xiàn)場(chǎng)一般先畫(huà)出草稿圖，再進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)記.草圖分為一次草圖和二次草圖，一次草圖是指現(xiàn)場(chǎng)繪制并記錄數(shù)據(jù)信息的草圖，往往只要求交代各部分的關(guān)系和大體比例即可[2]?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪完成后，后續(xù)可以撰寫(xiě)研究報(bào)告。根據(jù)圖紙用材料制作手實(shí)物工模型等。傳統(tǒng)測(cè)繪的優(yōu)勢(shì)在于使用的工具簡(jiǎn)單，價(jià)格低，在技術(shù)條件不允許的情況下也可以完成測(cè)繪。但缺點(diǎn)也較為顯著。手工操作會(huì)消耗大量的時(shí)間，作業(yè)繁重，會(huì)造成人員大量消耗。同時(shí)在信息采集的過(guò)程中有很多細(xì)小的現(xiàn)場(chǎng)以及人員核算的錯(cuò)誤很不易被發(fā)現(xiàn)，造成收集的數(shù)據(jù)精度較低甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2.2 隨著科技不斷進(jìn)步，信息時(shí)代的到來(lái)，測(cè)繪的方法愈加多樣：激光紅外測(cè)距;全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)：全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)是一種結(jié)合衛(wèi)星及通訊發(fā)展的技術(shù)利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距[3];以及水準(zhǔn)儀、三維激光掃描等許多現(xiàn)代化設(shè)備的出現(xiàn)為古建筑測(cè)繪提供了極大的便利。

測(cè)繪效率提高：隨著上述測(cè)繪方式的逐漸的成熟，以及新的測(cè)繪方式在不斷被研討。測(cè)繪效率不斷提高。面對(duì)大型面積、高度高、位置險(xiǎn)峻的一些古建筑、航空攝影，GPS實(shí)現(xiàn)不受地形不受惡劣天氣影響，快速完成數(shù)據(jù)收集;面對(duì)建筑內(nèi)部精細(xì)構(gòu)，建筑三維掃描技術(shù)快速記錄展現(xiàn)細(xì)部結(jié)構(gòu)，省去大量人工拓印時(shí)間。各種人性化、輕量化、智能化設(shè)備極大提高了測(cè)繪人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使測(cè)繪更加高效快捷。

測(cè)繪精度提高：傳統(tǒng)測(cè)繪中手工測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的精度較低，因?yàn)槭止y(cè)量影響因素較多，且難以排除?，F(xiàn)代技術(shù)下的測(cè)繪精度正在不斷提高。依托GPS技術(shù)的RTK，在指定的三維坐標(biāo)系內(nèi)精度最高可達(dá)到2cm左右。對(duì)于需要大范圍測(cè)量的建筑正確使用GPS定位技術(shù)RTK測(cè)量技術(shù)更是可以大幅提高測(cè)繪精度[4]

測(cè)繪表現(xiàn)形式多樣化：傳統(tǒng)測(cè)繪方式通常使用黑白的手繪線稿圖，水彩渲染圖等圖紙來(lái)展現(xiàn)測(cè)繪成果，在數(shù)字化技術(shù)下，測(cè)繪的成果表現(xiàn)形式更加多樣?？梢酝ㄟ^(guò)位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)記錄。通過(guò)三維建模制作生成組裝動(dòng)畫(huà)，拆解內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以依據(jù)模型渲染漫游動(dòng)畫(huà)，多方面，立體化表達(dá)測(cè)繪結(jié)果?，F(xiàn)代建模軟件和動(dòng)畫(huà)軟件對(duì)測(cè)繪成果展示起到了的促進(jìn)作用。

3、傳統(tǒng)模式與數(shù)字技術(shù)耦合的測(cè)繪實(shí)踐

（1）GPS與無(wú)人機(jī)攝影提高場(chǎng)地總平面的測(cè)繪效率，GPS定位測(cè)量技術(shù)使用范圍廣，在多個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，在建筑工程房屋地形測(cè)圖方面也發(fā)揮重要作用，如在測(cè)繪過(guò)程中使用谷歌全球GPS定位系統(tǒng)，獲得場(chǎng)地的總平面尺寸，再通過(guò)無(wú)人機(jī)航空拍攝，用實(shí)景照片圖對(duì)衛(wèi)星圖進(jìn)行補(bǔ)充。新型測(cè)繪技術(shù)幫助測(cè)得難以通過(guò)人工直接測(cè)繪的總平面圖。如圖3為GPS實(shí)景圖總平面圖。

（2）建筑平面圖，長(zhǎng)寬、柱徑，位置較低方便測(cè)量，且德公廳屋面積合適，采用傳統(tǒng)20m軟尺進(jìn)行測(cè)量。首先需要確定柱網(wǎng)，即建筑的整體框架。這是整個(gè)古建筑的框架和基礎(chǔ)，其余的部分梁柱子、屋頂、臺(tái)階、門(mén)窗、都需要在骨架的基礎(chǔ)上安置。這一步是關(guān)鍵一部，所以在使用傳統(tǒng)手工測(cè)量的同時(shí)要避免出現(xiàn)的錯(cuò)誤。適用傳統(tǒng)測(cè)繪方法的部分，不過(guò)分盲目追求新型技術(shù)，以合理支出測(cè)繪經(jīng)費(fèi)，加快測(cè)繪進(jìn)度。如圖4為繪制完成的一層平面圖。

（3）建筑的立面和剖面采用紅外線激光測(cè)距儀。德公廳屋內(nèi)部高約有七米，屋頂?shù)炔课桓叨入y以人工測(cè)量，故采用紅外線儀器測(cè)量。如圖5在測(cè)距點(diǎn)定位定點(diǎn)測(cè)量，可以測(cè)距梁所在高度。激光紅外測(cè)量出數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，使用方便。對(duì)于牌樓門(mén)等高度難以攀爬的構(gòu)件尺寸采用紅外三角形法則進(jìn)行兩個(gè)斜邊OB與OA以及角度α測(cè)距工具可自動(dòng)計(jì)算出所需邊AB的長(zhǎng)度。如圖6展示。

（4）對(duì)于斗拱，梁架等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，每個(gè)朝代的木作方式都略有所不同，元代建筑喜用減柱法，斗拱用材尺度較宋代也大有減少。[5]查閱與了解相關(guān)資料后先對(duì)細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，然后經(jīng)行各部件實(shí)際測(cè)量，利用Ipad等攝影測(cè)距設(shè)備對(duì)古建筑的構(gòu)建數(shù)據(jù)記錄，測(cè)繪出斗拱等細(xì)部結(jié)構(gòu)的尺寸，然后進(jìn)行建模、渲染。如圖7。

傳統(tǒng)方式與數(shù)字技術(shù)結(jié)合下的測(cè)繪過(guò)程要求測(cè)繪的各個(gè)部分采用最適用的測(cè)繪方式。人工難以到達(dá)或者測(cè)繪需要大量人員繁復(fù)操作的場(chǎng)地利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，人工便于測(cè)量的部分采用傳統(tǒng)測(cè)繪方式，以減少設(shè)備費(fèi)用。本次研究實(shí)踐從總平面、一層與屋頂平面、立面與剖面、詳細(xì)圖紙與模型動(dòng)畫(huà)建立逐步詳實(shí)的完成。借用此種方式在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成了教學(xué)式測(cè)繪實(shí)踐任務(wù)。望其模式于當(dāng)代社會(huì)可給予其他測(cè)繪案例啟示。

結(jié)語(yǔ)：

本文通過(guò)文獻(xiàn)參考與實(shí)踐記錄，以查濟(jì)古村落德公廳屋為例，研究了傳統(tǒng)測(cè)繪與現(xiàn)代數(shù)字化測(cè)繪在教學(xué)式測(cè)繪中的不同方向應(yīng)用。傳統(tǒng)測(cè)繪方式歷史悠久，在技術(shù)不發(fā)達(dá)的時(shí)代，在大量測(cè)繪人員的努力下，獲取寶貴資料，傳統(tǒng)測(cè)繪的研究資料為古建筑研究保護(hù)提供基石。

傳統(tǒng)測(cè)繪器材簡(jiǎn)單便經(jīng)濟(jì)，不需要長(zhǎng)期操作培訓(xùn)，于教學(xué)型測(cè)繪實(shí)踐中，可以滿足經(jīng)費(fèi)合理，鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力等需求，仍然在測(cè)繪實(shí)踐中起到相對(duì)重要作用。同時(shí)在二十一世紀(jì)時(shí)代發(fā)展的今天。技術(shù)進(jìn)步輻射多學(xué)科，建筑測(cè)繪技術(shù)也得到發(fā)展。GPS、激光紅外測(cè)距、三維掃描與建模也得熟練、快捷的運(yùn)用，極大的加快了測(cè)繪的效率與精度。同時(shí)也鍛煉學(xué)生使用現(xiàn)代科技的能力。在探索在傳統(tǒng)與現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的結(jié)合下，研究合適高效的測(cè)繪實(shí)踐的探索也會(huì)一步步深入。同時(shí)希望古建筑測(cè)繪能為保護(hù)古建筑，弘揚(yáng)中華文化精神做出進(jìn)一步貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李婧.中國(guó)建筑遺產(chǎn)測(cè)繪史研究[D].天津大學(xué)，2015.1

[2]張妍.古建筑測(cè)繪傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代技術(shù)的分析[D].太原理工大學(xué)，2014.24

[3]孔志宏.全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用[J].山西科技，2006（01）：27-28+34.

[4]李繼金.探討工程測(cè)量中精度控制的技術(shù)措施[J].建材與裝飾，2016（17）：237-238.

[5]劉瑞.陜西元代建筑大木作研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2009.6

基金項(xiàng)目：“生態(tài)+旅游”視角下綠色鄉(xiāng)村旅游模式研究（項(xiàng)目編號(hào)S202010361059）