古建筑測(cè)繪的技術(shù)與方法探討

對(duì)古建筑物進(jìn)行測(cè)繪，是在古建筑研究中的最基礎(chǔ)的一項(xiàng)工作，在此工作中引進(jìn)現(xiàn)代的測(cè)繪技術(shù)，可以解決在古建筑測(cè)繪工作中存在的誤差和問(wèn)題，有利于建立更加科學(xué)的古建筑測(cè)繪的工作體系，對(duì)古建筑測(cè)繪的途徑進(jìn)行新的探索，有利于對(duì)古建筑遺跡的保護(hù)和開(kāi)發(fā)。

對(duì)古建筑的測(cè)繪工作基本可以理解為，對(duì)建筑物的大小、形狀和空間位置進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制相對(duì)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(hù)領(lǐng)域中對(duì)建筑遺產(chǎn)的記錄、監(jiān)測(cè)、保護(hù)工程等方面，在技術(shù)方面可以歸納于測(cè)繪學(xué)中工程測(cè)量學(xué)的范疇。但是，古建筑測(cè)繪的技術(shù)和方法只是測(cè)繪學(xué)中的一種手段，并不是古建筑測(cè)繪工作的全部，它不僅包括對(duì)古建筑遺產(chǎn)的人文、技術(shù)、科學(xué)和藝術(shù)方面進(jìn)行認(rèn)知，理解、體驗(yàn)?zāi)酥涟l(fā)現(xiàn)、甄別、探究和評(píng)價(jià)，還包含對(duì)古建筑實(shí)體、空間和精神的理解、表達(dá)和再現(xiàn)，它不是被動(dòng)的單純的描摹，而是包含了對(duì)其信息的取舍和價(jià)值的判斷。

學(xué)生在測(cè)繪古建筑 楚楚攝

一、古建筑測(cè)繪方法的簡(jiǎn)述

要想真正認(rèn)識(shí)和研究古建筑，普通測(cè)量和手工測(cè)繪是最有效的途徑。我國(guó)古建筑測(cè)繪的傳統(tǒng)的方法便是人工實(shí)量法，但是這種方法耗時(shí)耗工，工作效率也不高，還不能保證測(cè)繪結(jié)果的精確度，耗費(fèi)的成本高，安全性也不能保障。像在對(duì)我國(guó)甘肅的天水麥積山石窟進(jìn)行測(cè)繪工作時(shí)，為了對(duì)其進(jìn)行維修和加固，從1973年10開(kāi)始，至1979年10月王完工，前后共用了1643個(gè)工作日，耗時(shí)六年才完成，這主要是由于測(cè)繪方法的各種限制，導(dǎo)致了工作效率低下。近年來(lái)，隨著各種計(jì)算機(jī)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(cè)繪技術(shù)也已經(jīng)步入了數(shù)字化的時(shí)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(cè)繪工作和研究工作中，都取得了良好的成果，克服了在測(cè)繪工作進(jìn)行中由于部分山頂?shù)貐^(qū)狹小、樹(shù)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(fèi)用，同時(shí)，測(cè)繪工作也不再受氣候條件的局限，測(cè)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(cè)繪中的傳統(tǒng)測(cè)繪方法，并且其更加快速、更加準(zhǔn)確，且無(wú)需進(jìn)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(shí)建立三維立體模型，并迅速對(duì)模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，使古建筑測(cè)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(hù)的系統(tǒng)，進(jìn)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(cè)量，它可以對(duì)表面不規(guī)則的古建筑實(shí)體進(jìn)行精密的測(cè)量，并且可以將其立體再現(xiàn)，更加容易的對(duì)古建筑平面圖、立面圖和節(jié)點(diǎn)詳圖進(jìn)行測(cè)繪。還有數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)，很大程度上改進(jìn)了古建筑測(cè)繪的資料，使影像資料和測(cè)繪成果更加的數(shù)字化，建立管理系統(tǒng)，有利于對(duì)古建筑資料的數(shù)字化處理和保存，在對(duì)一些彩色的保護(hù)資料進(jìn)行處理時(shí)，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(cè)繪成果資料，拓寬了古建筑的表達(dá)范圍和表現(xiàn)方式。

二、古建筑測(cè)繪中存在的誤差和問(wèn)題

在國(guó)家重點(diǎn)文物的保護(hù)工作中，還有很多的古建筑沒(méi)有開(kāi)展詳細(xì)系統(tǒng)的測(cè)繪工作，仍然存在著諸多問(wèn)題，資料不全或完全沒(méi)有資料，資料的精確度低等，如何對(duì)古建筑進(jìn)行保護(hù)和開(kāi)發(fā)，提高古建筑測(cè)繪工作的精度，消除測(cè)繪工作中的誤差和存在的問(wèn)題，對(duì)測(cè)繪工作者進(jìn)行古建筑的研究具有重大意義。為了減小測(cè)量工作中的誤差，提高測(cè)量結(jié)果的精確度，就需要對(duì)誤差的來(lái)源和原因及時(shí)了解，以便采取相對(duì)應(yīng)措施。

古建筑測(cè)繪中產(chǎn)生誤差的原因：

（1）外界條件。觀測(cè)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?xiàng)l件。有些測(cè)量人員的存在分辨率低下、對(duì)技術(shù)熟練程度不夠、容易造成視覺(jué)疲勞等問(wèn)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(cuò)誤。這是由于在古建筑觀測(cè)時(shí)沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)粗差并將其舍棄。

古建筑測(cè)繪中存在的問(wèn)題：

（1）古建筑現(xiàn)狀。由于建筑物長(zhǎng)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(wèn)題。

a.分尺寸與總尺寸做不到統(tǒng)一。這就是說(shuō)，對(duì)古建筑各個(gè)組成部分進(jìn)行分別測(cè)量，得出的測(cè)量尺寸之和與古建筑整體測(cè)量結(jié)果尺寸不相符。例如，通面闊小于各開(kāi)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。

b.在對(duì)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(cè)繪的技術(shù)與方法探討

在古建筑的測(cè)繪工作中，傳統(tǒng)的手工測(cè)量實(shí)際就是將大部分的測(cè)量工作變?yōu)榫嚯x測(cè)量，主用利用卷尺進(jìn)行簡(jiǎn)易的高程測(cè)量和距離測(cè)量，通過(guò)距離交會(huì)法和直角坐標(biāo)法對(duì)古建筑進(jìn)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(duì)古建筑的距離測(cè)量、高差測(cè)量和角度測(cè)量于一體的一種測(cè)量設(shè)備，它的基本功能是測(cè)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(cè)量的功能，比如，可以顯示并計(jì)算古建筑的三維坐標(biāo)，即高差、平距和鏡站點(diǎn)，并且進(jìn)行懸高測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、偏心測(cè)量和面積計(jì)算等。在單體的古建筑測(cè)量過(guò)程中，可以采用免棱鏡全站儀中的對(duì)邊測(cè)量或懸高測(cè)量等。

（2）數(shù)字近景攝影。這種測(cè)量方法的基礎(chǔ)是攝影機(jī)拍攝的各種數(shù)字影像，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析和處理，從而獲得數(shù)字影像和數(shù)字圖形的測(cè)量技術(shù)。在古建筑的測(cè)繪工作中，利用數(shù)字近景攝影技術(shù)，同時(shí)采用人機(jī)協(xié)調(diào)的策略，可在計(jì)算機(jī)上還原古建筑的三維立體模型，就可以精確的對(duì)古建筑中復(fù)雜的幾何變化進(jìn)行描述。

（3）三維激光掃描。這個(gè)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(cè)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)采集的方法，變?yōu)榱丝梢宰詣?dòng)、連續(xù)的獲取數(shù)據(jù)的方法，大大提高的測(cè)量效率，同時(shí)，這種掃描系統(tǒng)測(cè)量的精確度高，多方位、全天候，并且無(wú)需布控制，尤其在對(duì)三維數(shù)據(jù)的快速獲取、及時(shí)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(cè)量工作實(shí)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(cè)試結(jié)果更加的數(shù)字化，建立了更加完善的古建筑保護(hù)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。

四、總結(jié)

基于古建筑測(cè)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(cè)繪技術(shù)手段，如近景攝影測(cè)量的方法、三位激光掃描等，更好的測(cè)繪古建筑的圖件，更好進(jìn)行古建筑的維修、保護(hù)或者是重建，在測(cè)繪工作過(guò)程中，還要吸收有相關(guān)教育和經(jīng)驗(yàn)的人一起進(jìn)行測(cè)繪工作，根據(jù)實(shí)際古建筑的規(guī)模，采取相對(duì)應(yīng)的技術(shù)方法，滿足古建筑測(cè)繪的要求和目的，從而獲得良好的工程效益。

如需古建筑測(cè)繪請(qǐng)見(jiàn)三維數(shù)字建筑服務(wù)。