古建筑的測繪技術(shù)與方法
對古建筑物進(jìn)行測繪,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(jìn)行新的探索,有利于對古建筑遺跡的保護(hù)和開發(fā)。
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(jìn)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(hù)領(lǐng)域中對建筑遺產(chǎn)的記錄、監(jiān)測、保護(hù)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(jìn)行認(rèn)知,理解、體驗(yàn)?zāi)酥涟l(fā)現(xiàn)、甄別、探究和評價(jià),還包含對古建筑實(shí)體、空間和精神的理解、表達(dá)和再現(xiàn),它不是被動的單純的描摹,而是包含了對其信息的取舍和價(jià)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(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。像在對我國甘肅的天水麥積山石窟進(jìn)行測繪工作時(shí),為了對其進(jìn)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(shí)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(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(jìn)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(fèi)用,同時(shí),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(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,并迅速對模型和數(shù)據(jù)進(jìn)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(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。又如近景攝影測量,它可以對表面不規(guī)則的古建筑實(shí)體進(jìn)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(diǎn)詳圖進(jìn)行測繪。還有數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù),很大程度上改進(jìn)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(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、古建筑測繪中存在的誤差和問題
在國家重點(diǎn)文物的保護(hù)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(jìn)行保護(hù)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(jìn)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(shí)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?xiàng)l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(shí)沒有及時(shí)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(jìn)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(shí)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(jìn)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(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(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)行懸高測量、對邊測量、偏心測量和面積計(jì)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(jī)拍攝的各種數(shù)字影像,通過計(jì)算機(jī)對其進(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(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(jìn)行單點(diǎn)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(shí),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(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。
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(jìn)行古建筑的維修、保護(hù)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(yàn)的人一起進(jìn)行測繪工作,根據(jù)實(shí)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。