基于3D建模的辽宁传统木渔船一瓜篓船数字复原
2021-07-11苏勇瑞吴迪张斌涛于欣张维英
苏勇瑞 吴迪 张斌涛 于欣 张维英
摘 要:瓜篓船是辽宁地区的传统木质渔船,随着环境保护以及国家可持续发展战略的推广,传统木质船舶在现代船舶中的地位逐渐边缘化。本文旨在对辽东湾地区传统木质渔船的保护与继承,基于3D建模软件完成了瓜篓船的三维模型,利用了NURBS 曲线的高精度特点对瓜篓船进行精确地虚拟再现,为传统木质渔船的复原工作提出了新的思路和有效的解决方案。将这种数字化复原技术应用到传统渔船领域不仅对传统木质渔船文化的保护和遗产传承做出贡献,而且在船舶专业传统渔船船型教学中起到辅助作用。
关键词:瓜篓船;辽宁传统木质渔船;非物质文化遗产;数字化复原
中图分类号:U674.93 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2021)04-0079-03
瓜篓船是我国的一种具有代表性的传统木质渔船,主要被应用于辽东湾等辽宁沿海地区供当地渔民出海打鱼使用[1]。随着机械化生产进程的加快以及国家可持续发展战略的推广,大连等辽宁沿海城市经济与生产规模的不断发展和全国各地木材的价格连年上涨,同时传统木帆船已经无法满足大连当地对水产品的捕捞需求,导致了渔船船身主体等主要部位的制作原料已经由传统工艺中的采用木质材料转变为了常用的玻璃钢、钢铁等更为经济、适宜的材料[2,3]。
早在2009年9月,瓜篓船等木质渔船的传统制作工艺已经被列入了省级非物质文化遗产名录,政府也制定了对应传统制作技术的传承人机制,并将这种传统技术纳入了传统民俗文化产业中[4]。可尽管如此,瓜篓船仍在逐渐淡出人们的视线,如今已经处于了一种岌岌可危的状态。本文基于3D复原软件,介绍了一种数字化保护与虚拟复原瓜篓船的基本方法。
1瓜篓船的背景及复原研究意义
1.1瓜篓船的特征
瓜篓船底部平坦,吃水相对较浅,甲板宽阔平坦,船首处向下呈圆弧状隆起,船尾部为方形尾,与首尾处相比船中较宽,船身整体形似瓜篓,因此被当地渔民称呼为“瓜篓”船,大型瓜篓船载重可达20吨以上[5]。典型的瓜篓船模型如图1所示,瓜篓船有两条桅杆,主桅杆位于船中位置,副桅杆位于船首部又称前桅杆,主桅杆的高度约为前桅杆的1.5倍,主副桅杆均使用中式硬帆,几乎可适应任何风向条件,船舵为可调节高度的升降型舵,海面风力较弱时可摇橹航行,相比其他类型木质渔船瓜篓船的续航力强,海上航行速度较快[6]。
1.2 瓜篓船的应用现状
目前瓜篓船几乎从辽宁沿海城市大连等地消失殆尽,海洋渔业捕捞船已经大范围推广使用玻璃钢制及钢制渔船,重新使用瓜篓船等传统木质渔船的可能性几近渺茫,而辽东湾等地的渔民乘坐“大瓜篓”捕鱼的画面也只能从过去使用瓜篓船的照片和录像中观看了解,这对科研领域研究传统木质渔船的船型特征和历史文化信息造成了极大阻碍。而瓜篓船等木质渔船的制造技术多为传统造船师傅所掌握,主要依靠造船师傅口传心授的方式代代相传,极容易出现断代现象,同时其制作周期长,制作成本高且制作工艺复杂,不利于传统木质渔船的传承[2]。
1.3 数字化复原瓜篓船的意义
数字化复原技术运用科学的测绘和先进的渲染成像功能进行三维造型建模,从而使物件通过数字化的方式复原与再现,复原出的物件具有数据准确,研究观察方便,无时空限制等特点,目前主要应用在建筑、生物等研究领域,而数字化复原传统木质渔船工作尚未有研究人员进行探索研究。采用3D建模软件数字化复原瓜篓船,利用了NURBS 曲线(Non-Uniform Rational B-Splines)的高精度特点对瓜篓船进行精确地虚拟再现,改变了目前依靠船模和实体建造等方式复原传统木质渔船的局限,为传统木质渔船的复原工作提出了新的思路和有效的解决方案,将推动传统木质渔船领域的发展,同时可以对辽宁地区的传统木质渔船技术资料进行记录整理和保存,将对传统木质渔船文化的保護和技术遗产的继承做出重要贡献,对传统木质渔船在相关专业的教学工作形成积极影响。
2数字化复原瓜篓船的过程
2.1数字化复原瓜篓船所需准备
对瓜篓船进行数字化建模前需利用绘图软件绘制出瓜篓船的整体船图和关键结构及部位的三视图图纸作为参考底图,由于瓜篓船为木质渔船,所以在绘制瓜篓船三视图时参考金属船体制图标准并进行合理简化将有利于提高绘图效率和绘图质量[7]。将绘制好的瓜篓船三视图导入3D建模软件后按照相应比例进行调整和校对,将三个视图分别作为中线面、中站面与基平面,调整三个视图的位置时将三个视图分别按照两两相交于中心线和基线处进行重叠处理,三个视图的交点为中点。将船长均匀划分成等间距的十站,并根据每一站处的相应坐标位置在三个视图中应用单点和控制点曲线指令画出对应控制点和NURBS曲线,最终得到龙骨线、船底板与甲板的轮廓线及每站的外轮廓型线。
2.2 瓜篓船船舶主体的复原
首先进行主船体的建模操作,复原瓜篓船的船底部分、甲板部分、舷侧部分和首尾部分为该步骤的主要内容,将前期准备好的每站船底部的外轮廓线沿着龙骨线进行单轨扫掠操作得到船底板曲面,如图2所示。对甲板部位每站外轮廓线沿着甲板中线进行单轨扫掠操作并将前后多余部分进行修剪操作得到甲板板曲面,如图3所示。
随后将船侧部位每站外轮廓线对甲板与船底板轮廓进行双轨扫掠操作得到舷侧板曲面,如图4所示。
对瓜篓船主体的其他部位板进行上述相同操作并整合得到整体连贯的船舶主体曲面图,如图5所示。
2.3瓜篓船帆与舵的复原
进行船帆的复原时先测量好主副桅杆各个部位的尺寸,优先将桅杆复原好后再以桅杆为基准将帆布安装上去。主副桅杆的桅杆底部为多种立体构件的组合体,建模时应分别将单独立体构建出并进行组合。
首先对主桅杆进行建模,在实体工具栏使用建立实体指令进行立方体,圆柱体和棱台的建模,并对多余部位进行修剪操作得到主桅杆立体模型。
由于副桅杆在瓜篓船上为倾斜状态,所以需以甲板为基准建模,重复上述操作得到副桅杆立体模型后依据船帆尺寸对帆布和作为撑条的支持骨进行建模,其中帆布应使用曲面工具中的创建矩形平面操作进行建模,最终得到瓜篓船船帆的模型图,如图6所示。
接下来进行瓜篓船船舵的建模工作,船舵部位的复原工作相对简单,需注意瓜篓船的舵杆并不垂直于船体,在对的舵杆和舵叶进行建模时应按照图纸倾斜一定角度,如图7所示。
2.4 整体复原
建好船帆和船舵后需要在甲板上补充一些立体构件来帮助瓜篓船帆与舵和瓜篓船主船体进行连接。这些构件多为简单的立体模型,只需要在实体工具栏中进行相应操作创造出相同的立体构件,并对建好的模型根据甲板板曲面的位置进行修剪操作即可复原出上甲板的相应构件,将前期制作出的瓜篓船所有部分进行整合最终复原出瓜篓船的整体模型图,如图8所示。
3结语
本文通过运用3D建模软件对瓜篓船进行三维建模复原工作,说明了采用数字化复原技术对辽宁地区传统木质渔船进行复原是一种可行且高效的方式,对于传统渔船文化的传承和教学具有一定的帮助。复原传统木质渔船时使用数字化复原技术相较传统的复原方式能够有效提高复原效率,节约资源劳动成本,消除时空地域限制。数字化复原传统木质渔船在我国有着广阔的发展空间和良好的应用价值,在未来的研究中把数字化复原技术作为传统渔船领域的辅助方法无疑是至关重要的。
在本次复原瓜篓船的过程中对于瓜篓船模型材质的渲染方面应用较差,希望在未来的研究中可以应用数字化复原技术对传统木质渔船进行复原时针对渔船材质的渲染工作展开进一步的研究。
参考文献:
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[3]吴俊祥,施伟,丁晓非等. 渔船船体材料应用现状及发展趋势[J]. 大连海洋大学学报, 2019, 34(04): 610-614.
[4]崔凤,徐霄健. 从“技艺”到“记忆”——论长岛木帆船制造技术的功能转化[J]. 中国海洋大学学报(社会科学版), 2018 (03): 39-45.
[5]陈振杰. 匠心问舟——记海上丝绸之路中式木帆船模型展览[J]. 中国远洋海运, 2018, (03): 92-94.
[6]张兴华. 东北地区传统木帆船与复原[J]. 国家航海, 2020,(01):130-140.
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基金项目:大连海洋大学创新创业资助项目(202010158007)