考古绘图的历史回顾、发展现状与数字化展望

考古绘图是考古学研究的基本方法之一，为考古研究提供科学的、直观的、详细的图形资料，是考古学研究的重要手段，在考古研究中起着至关重要的作用，具有不可替代性。

一、我国考古绘图的初创、发展现状

从新中国成立初期直至当代，国内考古研究领域一直沿用传统手工测量技术进行考古绘图工作。1982年出版的《考古工作手册》被考古界奉为典范。其中以独立篇章介绍了考古绘图的基本理论和操作规范，其考古绘图的操作方法和规范一直沿用至今。1993年《考古绘图》刊印出版，考古绘图学成为考古学研究中一门非常重要的技术性学科，成为各大院校考古学、博物学专业的必修课。这两本书分别介绍了考古绘图的基本原理、操作方法和要求，以及测量工具的使用方法。但考古绘图既不同于绘画，又不完全等同于机械制图，有其自身的特点和要求。除要求科学、严谨、规范外，还要求所绘制的作品要具有一定的立体感和艺术性。

在日常的绘图工作中，要绘制一件文物实测尺寸图，绘制过程大致如下：先把准备绘制的文物水平放置于绘图台，预先选择需要绘制的面，文物的两边设置三角尺以作纵向测量尺度作为直角坐标，再在图纸上绘制一个同样的直角坐标，用比例规通过测量文物轮廓上的关键点与到距离三角尺侧边对应的数字交点，来确定这个点在图纸上的相对位置，并把它标记在图纸上，从上到下依次进行重复操作，待测量完毕用铅笔把这些标记连接起来，就可以绘出文物的外部轮廓。遇到结构、形制较为复杂的文物，都要按照同样的方法依次测量，绘制出文物完整的结构和剖面以及纹饰等形成外轮廓图，对于一般绘图者来说，草图阶段到此就基本完成了。但是对于要求较高的人来说，还要进一步深入刻画和加工整理以加强整体感、立体感，最后在草图上贴上硫酸纸用针管笔或其他画线笔上墨清绘完成。图稿从测量到草图直至成图是一个缓慢的过程，遇到稍复杂而又不规则的品种，如一些汉唐时期的陶塑，这些人物形象本身就是一件艺术品，人物的动态和面部表情的刻画是表现的关键，往往要花费更多的时间和精力，每一张图纸都要经过精雕细琢才能达到完美。目前全国范围内的考古院所，大都沿用这种传统手工绘制方法。

20世纪80年代中期，除了地市以及县级文物考古单位，其他单位很少有这方面的人员配备，各省级考古研究单位因为报告出版的需要大都设置有绘图室，有专业的绘图人员从事这项工作，虽然从事绘图方面的人员数量上比较充足，但是传统手工绘图绘制速度非常缓慢，对于一个考古报告上千件甚至几千件文物资料，也是杯水车薪，并不能满足日益繁重的考古发掘工作的需要，另外，大量绘图人员的减少也加剧了这种情况的恶化。从事考古绘图的工作人员也越来越少，新进入单位的正式员工也没人自愿干这项工作，只有招聘一些临时人员来顶替完成任务，培养专业绘图人员任务似乎更困难了。

时间进入21世纪，经济发展的环境使得考古发掘任务变得愈加繁重，国家为了更好地推动科学研究进步，考古发掘和研究逐渐以项目的形式出现，由于每个项目完成都有时间规定，出于工作需要，各级考古院所有意识地招聘一些技工做一些短期培训来完成此项任务。虽然这些工作可以完成了，但这些人员大都是被临时找来，没有基础，边学边干，所绘图纸都是简单的线条轮廓，并不注重细节的刻画，内部结构和造型都不能够准确描绘，导致艺术形象都某种程度的变形，尤其是一些人物面部造型因处理不当而丑化，这些问题严重影响考古报告的质量。有些人员即使有一定的绘画基础，技术水平进步很快，但都因为没有经验的积累，加上时间仓促，所绘图纸均不尽如人意。被出版社退回重绘的事情时有发生。这种情况的出现与训练有素的专业绘图人员数量上的严重缺失有着很大的关系。面对当前的局面，考古绘图数字化为我们提供了一条解决问题的有效途径。

二、数字化技术运用于考古绘图展望

近年来，随着通信技术的进步和互联网的快速发展，数字技术革命促进了经济社会各方面的变革。科学技术的进步，计算机的普及，数子技术的发展方兴未艾。数字摄影、三维扫描技术诞生以及计算机图形软件的开发、应用逐渐被引入许多专业领域，尤其是三维激光扫描逆向重建技术的出现，极大地提高了物体测量的速度，它以精确的测量、完整的表现、丰富的信息和强大的图像处理能力令传统手工测量和绘制方法望尘莫及。在考古事业快速发展的今天，数字化的图像数据采集被广泛用于考古发掘研究和成果展示方面，并取得良好的社会效益。就现状看全国博物馆系统走在了前列，取得的成绩也都有目共睹。各地的石窟研究保护单位应用三维激光扫描设备对石窟造像进行测量，逆向建模生成数字化图形图像并且存储起来，甚至可以利用这些资料与3D打印技术相结合，用于文物复制、文物修复的成功案例也不少。但是在考古绘图方面至今仍然沿用传统手工绘制方法，在数字化绘图方面应用大都没有起步，国内这方面的研究更是凤毛麟角。只是到了近几年，关于数字化应用于考古绘图方面虽有了一些理论性研究，但实际操作方面却没有大的进展，一部分使用者也只是作为辅助工具能够对一些形制简单的文物做描摹处理，真正遇到造型复杂的对象，光靠简单的描摹仍然不能有效地解决问题，比如春秋时期青铜器的花纹、陶器上的装饰和绳纹等，描摹起来工作量也是相当大的，并不能有效减轻劳动强度和提高工作效率。这些图形图像的新科技和新设备在考古绘图领域并不能够得到很好应用，要发表的考古发掘报告都需要大量文物线图，这些矛盾始终无法有效解决。

据长期关注发现，国内有关考古绘图数字化理论也时有见诸报章和刊物上，个别经济发达地区的考古单位或个人也做过一些尝试，虽然有了一定经验积累，但是从目前情况看都不能形成一套完整的、行之有效的而又便于使用的操作方法，这也是长期以来传统手工绘图方法大行其道的原因。即便有人想在这方面有所成就，并付出过努力，但都因不具备熟练掌握绘图软件的能力而受到制约，更谈不上在考古绘图方面灵活运用。对于刚进入单位掌握这些图形图像软件的毕业生，大都没有考古绘图的经验积累，这也是目前考古绘图数字化研究方面存在的严重障碍。目前国内奉行的大量临时绘图人员的使用，某种程度上忽视了考古绘图数字化方面的建设和人才培养，制约了新技术、新设备在考古绘图领域的广泛应用。

考古学研究的内容是以类型学为基础的学科，考古人员在研究中需要对器物的口沿、形制以及纹饰和制作工艺等进行比较研究，结合地层学等才能确定文物的时代和分期，而考古研究需要以正视图、侧视图、俯视图和剖面图为主要形式记录器物的尺寸、结构、纹饰特征等文化信息。三维激光扫描逆向建模和数字摄影为创建虚拟三维图像提供了可能，充分利用数字摄影、三维数字扫描重建，结合计算机图形设计软件的应用，为考古绘图测量技术的革新打开一片新的天空。这些新设备、新技术的应用能够很好地提高制图的精准度和美观度。

数字摄影和三维激光扫描逆向建模成像技术将有效地推动考古绘图测量技术的变革和进步，现就这两种成像方法和计算机图形软件作简单介绍。

1.高分辨率数码相机拍照建模成像：数字拍照测量是利用摄影成像原理，结合绘画透视学理论，对拍摄者和相机都有一些特殊要求。拍摄者需要尽可能避免拍摄成像发生透视变形。要避免这种情况的出现，作为考古绘图照相机需要大景深、高分辨率数码照相机并且又要与文物保持一定距离的情况下，才能够有效减轻产生透视变形的问题，轻微的变形可以导入软件加以校正。也可以利用普通数码相机分段拍摄、环绕拍摄的方法拍摄一组图片，并把它们拷贝到计算机，利用Photoscan、3Dmax等三维软件生成虚拟三维图像，在此基础上导出正射影像，再导入Adobe Photoshop（PS）或Adobe Illustrator（Ai）等平面设计软件进行制作，最终就可以制作出精美的文物线图。只是数码相机拍摄测量与三维激光扫描测量相比较而言，在测量的效率和便捷性方面稍显逊色。

2.三维激光扫描测量逆向建模成像：激光扫描相比数码相机拍照测量更加智能化、便捷化和自动化。三维数字扫描测量技术是利用激光测距原理，通过记录被测物体表面大量密集的点云数据信息逆向建模，可快速复建出被测物体的三维模型，而不再需要三维设计人员手动建模的一种自动化设备。由于其具有快速性、非接触性、实时性、动态性、高精确度、数字化、智能化、自动化等特性，其应用推动了测量技术的革命，取得了很好的经济效益，如工业产品检测领域、产品逆向建模设计领域、建筑装饰设计领域、古迹古建筑数字图像领域、娱乐动画、虚拟博物馆场景建设领域都有很好的应用前景。只是这些应用都是在三维动画创作范畴进行的，真正用于考古绘图方面涉猎不多。基于考古绘图的特殊性，目前还没有一种软件是为考古绘图工作量身定做的，这方面应用研究也都是处在刚刚起步的阶段。此外，三维激光扫描对于考古出土的大量陶片和残器通过扫描后，导入计算机就可以便利地制作文物复原图，操作人员在设计软件上用参考线即可确定它的口径和腹径尺寸，极大地方便了对于这些文物图像的复原。

3.计算机图形软件介绍：不论什么先进的技术，离开计算机和图形软件是不可想象的。图形软件大致分为二维和三维软件两类，两种软件侧重点不同，各有其特点，目前，两者在某些方面也有一定程度的融合。二维软件：Adobe Photoshop（PS）或Adobe Illustrator（Ai）等。三维软件：Photoscan、3Dmax等。

三维软件建模的过程是通过预先画出物体的正视图、侧视图、顶视图及尺寸等二维数据来建模的，再通过贴图、渲染等自动生成一个三维立体的虚拟图像。利用这种方法可以模拟实物场景，给人以身临其境的视觉冲击。适用于3D游戏设计、虚拟博物馆建设、虚拟出土文物成果展示和工业设计等。建模师的工作是把设计灵感变成立体的模型呈现出来，这个建模的过程需要耗费大量的时间和精力。如何快速和准确测量是考古绘图首要的难题，解决问题的方法就是用激光扫描设备通过扫描文物的表面点云数据逆向建模重建物体的三维立体图像，既省时又省力，大幅度缩减了人工建模所需要耗费的精力和宝贵时间。把这些通过三维扫描仪所采集的图像数据信息拷贝到计算机，采用三维软件自动生成我们需要的正射影像。二维软件是专门用来制作线图的工具，对图案、繁缛花纹的处理有着得天独厚的优势。我们把这些用三维软件生成的二维图像导入PS等二维软件中处理，既简便又高效。至于操作的方法，由于篇幅所限，在此就不再展开。上述这两种方法也仅限于生成正射影像图，由于大部分器物内部空间狭小，三维扫描很难完成，剖面部分只能通过手工测量。当然，测量后还需要导入计算机，通过设计软件来进行编辑处理加以合成，这个过程仍然不能完全脱离手工测量，解决这个问题的有效途径主要是找寻到一种能透过文物又不损害文物本身的可以生成图像的设备，类似工业CT或X光机设备为此提供了一种可能，如果利用得当，剖面测量的问题即可迎刃而解。

4.文物二维线图制作流程：数码相机拍照或三维激光扫描生成点云数据—导入计算机利用三维软件生成三维图像—转换并导出正视图等二维图像—再利用PS等二维软件重描生成二维文物线图。

三、结 语

综上所述，这些新科技、新技术成果的出现，为考古绘图数字化研究提供了可能，利用好它，是我们绘图工作者多年的愿望。这一领域的深入研究将会极大地促进考古绘图测量和绘制方法的变革。

作者单位：河南省文物考古研究院