传统与现代技术耦合下的古建筑测绘实践研究

柴代媛

【摘要】古建筑测绘是发掘、保护古建筑的基础环节，为优秀历史建筑的保护提供了有力支撑。1952年院系调整以后国内高校的建筑系多数结合教学开设了古建筑测绘实习，测绘记录了大量古代建筑文化的优秀遗产。同时大学期间开展古建筑测绘调研，巩固课本知识，培养大学生调研、收集资料、独立工作和实践能力。通过传统皮尺、铅垂线与现代GPS、红外线等测绘技术结合，实地测绘古建筑，达到提高专业技能丰与综合素质、丰富思想情感领域的综合效用。

【关键词】古建筑;测绘;查济

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

1、古建筑测绘的性质与意义

（1）测绘，是指对自然地理要素或地表人工设施的空间位置、形状、大小、及其属性以及细部构造等进行测定、采集数据收集并绘制成图的过程。古建筑测绘可以归纳为测绘学中的分支。按照广义定义，可以定义为测量古建筑的大小、空间、地理位置等信息，并且通过各种途径绘制出表达建筑信息的平、立、剖或者大样图纸。我国建筑测发展从欧洲、日本学者对我国建筑遗产进行研究，到近代营造学社等机构对古建筑测绘的方法确立与技术研究，再到建国后文物保护体系逐步完善，古建筑测绘水平与精度一步步提高。80年代之后，各大高校逐步参与到古建筑遗产的保护体系中去。古建筑测绘保护工程与建筑学高校教育相互促进，相互完善。随着时代的进步与各方的完善，古建筑的测绘的要求也不单单是简单的数据记录，更多的也包含了对测绘成果的研究评估、古建筑的修复维护、在保护传统下的进一步规划、设计、与工程实施。还包含建筑周边环境的建设控制，以及对外界展示、教育等许多的方面。除了传统的定义之外，当代视角下的古建筑测绘也包括了它包含着对传统建筑遗产文化的理解、探究尊重与弘扬。是人类对先人建筑空间艺术、意蕴、中国传统匠人精神的表达再现与传承。

（2）建筑遗产是不可再生、不可替代的文化资源，是承载文明史和见证各民族文化发展的珍贵财富，具有深厚的历史文化价值[1]。古建筑就是不同地区各个历史时段的文化载体。首先在某些程度上它们代表了一个见证城市百年沧桑的的“记忆符号”。透过一座建筑可以感受到一个时代。比如位于北京中轴线上的紫禁城用对称和严谨建筑的秩序描绘皇权至上的封建社会。位于塞纳河畔的巴黎圣母院高、尖直的形态、用卓越的建筑语言表达神秘、哀婉、崇高的气氛，展现了了欧洲中世纪教皇统治下的集权下的时代特色。在人类历史上这些建筑瑰宝不计其数。中国有千年历史，地大物博，但由联合国教科文组织评比进入的世界遗产目录的数据显示中国的遗产数量却落后于国土面积远小于中国的意大利，我国建筑遗产依旧任重道远。而保护传统建筑基本的就是要了解、感受建筑的实体。古建筑的测绘是其中不可缺少的部分，同时测绘取得的成果记录了建筑信息也有助于维修古建筑。其次古建筑测绘不仅仅是从古建筑中读取数据符号，更是将古建发掘古建筑价值，从古法中吸取经验，从而对现代建筑的发展有帮助。以苏州博物馆为例如图1，使用全新的现代的材料展现了古代中国建筑的意蕴。这就是从古建筑中集成了思想，映射到现代建筑。这也是当代研究古建筑、测绘古建筑的一个重要意义。

2、传统与现代数字技术下的测绘的方式与其利弊

2.1 传统测绘历史悠久，可以追溯到宋代《营造法式》。期内详细记载大木作、小木做等具体做法，同时配有详尽手工绘图。梁思成与林徽因走访中国各地，在当时艰苦的条件下亲自测绘研整理。留下了大量珍贵的图纸和注解如图2。传统测绘需要的工具较为易得，常用工具有软皮卷尺、硬钢卷尺、经纬仪量角器等。輔助工具有梯子、绘图笔、网格绘图纸、指南针、铅锤球等。传统的测绘多是用以上工具，人工进行测量，测量有现场测量和整理补。充两个部分，现场一般先画出草稿图，再进行数据标记.草图分为一次草图和二次草图，一次草图是指现场绘制并记录数据信息的草图，往往只要求交代各部分的关系和大体比例即可[2]。现场测绘完成后，后续可以撰写研究报告。根据图纸用材料制作手实物工模型等。传统测绘的优势在于使用的工具简单，价格低，在技术条件不允许的情况下也可以完成测绘。但缺点也较为显著。手工操作会消耗大量的时间，作业繁重，会造成人员大量消耗。同时在信息采集的过程中有很多细小的现场以及人员核算的错误很不易被发现，造成收集的数据精度较低甚至出现错误。

2.2 随着科技不断进步，信息时代的到来，测绘的方法愈加多样：激光红外测距;全球卫星定位系统：全球卫星定位系统是一种结合卫星及通讯发展的技术利用导航卫星进行测时和测距[3];以及水准仪、三维激光扫描等许多现代化设备的出现为古建筑测绘提供了极大的便利。

测绘效率提高：随着上述测绘方式的逐渐的成熟，以及新的测绘方式在不断被研讨。测绘效率不断提高。面对大型面积、高度高、位置险峻的一些古建筑、航空摄影，GPS实现不受地形不受恶劣天气影响，快速完成数据收集;面对建筑内部精细构，建筑三维扫描技术快速记录展现细部结构，省去大量人工拓印时间。各种人性化、轻量化、智能化设备极大提高了测绘人员的劳动强度，使测绘更加高效快捷。

测绘精度提高：传统测绘中手工测量，测量结果的精度较低，因为手工测量影响因素较多，且难以排除。现代技术下的测绘精度正在不断提高。依托GPS技术的RTK，在指定的三维坐标系内精度最高可达到2cm左右。对于需要大范围测量的建筑正确使用GPS定位技术RTK测量技术更是可以大幅提高测绘精度[4]

测绘表现形式多样化：传统测绘方式通常使用黑白的手绘线稿图，水彩渲染图等图纸来展现测绘成果，在数字化技术下，测绘的成果表现形式更加多样。可以通过位置坐标数据来记录。通过三维建模制作生成组装动画，拆解内部结构。同时可以依据模型渲染漫游动画，多方面，立体化表达测绘结果。现代建模软件和动画软件对测绘成果展示起到了的促进作用。

3、传统模式与数字技术耦合的测绘实践

（1）GPS与无人机摄影提高场地总平面的测绘效率，GPS定位测量技术使用范围广，在多个领域都得到广泛应用，在建筑工程房屋地形测图方面也发挥重要作用，如在测绘过程中使用谷歌全球GPS定位系统，获得场地的总平面尺寸，再通过无人机航空拍摄，用实景照片图对卫星图进行补充。新型测绘技术帮助测得难以通过人工直接测绘的总平面图。如图3为GPS实景图總平面图。

（2）建筑平面图，长宽、柱径，位置较低方便测量，且德公厅屋面积合适，采用传统20m软尺进行测量。首先需要确定柱网，即建筑的整体框架。这是整个古建筑的框架和基础，其余的部分梁柱子、屋顶、台阶、门窗、都需要在骨架的基础上安置。这一步是关键一部，所以在使用传统手工测量的同时要避免出现的错误。适用传统测绘方法的部分，不过分盲目追求新型技术，以合理支出测绘经费，加快测绘进度。如图4为绘制完成的一层平面图。

（3）建筑的立面和剖面采用红外线激光测距仪。德公厅屋内部高约有七米，屋顶等部位高度难以人工测量，故采用红外线仪器测量。如图5在测距点定位定点测量，可以测距梁所在高度。激光红外测量出数据准确，使用方便。对于牌楼门等高度难以攀爬的构件尺寸采用红外三角形法则进行两个斜边OB与OA以及角度α测距工具可自动计算出所需边AB的长度。如图6展示。

（4）对于斗拱，梁架等复杂的结构问题，每个朝代的木作方式都略有所不同，元代建筑喜用减柱法，斗拱用材尺度较宋代也大有减少。[5]查阅与了解相关资料后先对细部结构进行分析，然后经行各部件实际测量，利用Ipad等摄影测距设备对古建筑的构建数据记录，测绘出斗拱等细部结构的尺寸，然后进行建模、渲染。如图7。

传统方式与数字技术结合下的测绘过程要求测绘的各个部分采用最适用的测绘方式。人工难以到达或者测绘需要大量人员繁复操作的场地利用现代技术进行测绘，人工便于测量的部分采用传统测绘方式，以减少设备费用。本次研究实践从总平面、一层与屋顶平面、立面与剖面、详细图纸与模型动画建立逐步详实的完成。借用此种方式在规定时间内完成了教学式测绘实践任务。望其模式于当代社会可给予其他测绘案例启示。

结语：

本文通过文献参考与实践记录，以查济古村落德公厅屋为例，研究了传统测绘与现代数字化测绘在教学式测绘中的不同方向应用。传统测绘方式历史悠久，在技术不发达的时代，在大量测绘人员的努力下，获取宝贵资料，传统测绘的研究资料为古建筑研究保护提供基石。

传统测绘器材简单便经济，不需要长期操作培训，于教学型测绘实践中，可以满足经费合理，锻炼学生动手能力等需求，仍然在测绘实践中起到相对重要作用。同时在二十一世纪时代发展的今天。技术进步辐射多学科，建筑测绘技术也得到发展。GPS、激光红外测距、三维扫描与建模也得熟练、快捷的运用，极大的加快了测绘的效率与精度。同时也锻炼学生使用现代科技的能力。在探索在传统与现代数字技术的结合下，研究合适高效的测绘实践的探索也会一步步深入。同时希望古建筑测绘能为保护古建筑，弘扬中华文化精神做出进一步贡献。

参考文献：

[1]李婧.中国建筑遗产测绘史研究[D].天津大学，2015.1

[2]张妍.古建筑测绘传统方法与现代技术的分析[D].太原理工大学，2014.24

[3]孔志宏.全球卫星定位系统原理及应用[J].山西科技，2006（01）：27-28+34.

[4]李继金.探讨工程测量中精度控制的技术措施[J].建材与装饰，2016（17）：237-238.

[5]刘瑞.陕西元代建筑大木作研究[D].西安建筑科技大学，2009.6

基金项目：“生态+旅游”视角下绿色乡村旅游模式研究（项目编号S202010361059）