古建筑的测绘方法研究

古建筑的测绘方法研究

摘要：古建筑是国家和民族的文化遗产，是国家和民族的历史传统的一种载体，它们经历岁月的沧桑，自然和人为的破坏，亟待保护， 准确的测绘图样(包括文字说明)是古建筑保护工作的基础。本论文主要是论述测绘古建筑的方法，以及与传统测量方法的区别。

关键词：手工测量数字近景摄影测量 三维激光扫描全站仪测量

Abstract：The ancient building is the national cultural heritage, it is the national tradition of a carrier, they experienced years of vicissitudes of life, natural and man-made destruction, which needs to be protected, accurate surveying and mapping drawings ( including text ) is an ancient building protection work foundation. This paper primarily discusses the mapping of ancient architecture method, as well as with the traditional measurement method of difference.

Keywords：Manual measurement, digital close-range photogrammetry,3D laser scanning, Total station measurement

中图分类号：TU745.1 文献标识码：A 文章编号：

一、古建筑测绘各种技术与方法探析

古建筑测绘是保护、发掘、整理和利用古代优秀建筑遗产的基础环节，为建筑遗产保护提供科学记录的档案，使保护工作科学、有效地进行，同时又为建筑历史与理论研究、建筑史教学提供翔实的基础资料，为继承发扬传统建筑文化、探索有中国特色的现代建筑创作提供借鉴。

从古建筑测绘上述概念出发，其工程目的其实质就是真实客观地反映古建筑的原貌，为古建筑提供详尽、系统的资料，作为技术档案保存，为日后的修复、重建提供可靠的资料，同时为研究一个国家、民族或地区的建筑群的传统、特征、特点提供详尽可靠的资料，按照需要测制不同比例尺的平面图、侧面图及等值图等，是保护、发掘、整理和利用古代建筑遗产的基础环节，可为建筑历史与理论研究、建筑史教学提供翔实的基础资料，可为继承发扬传统建筑文化、探索有中国特色的现代化建筑创作提供借鉴。我们如果从测绘学的角度真实客观地反映古建筑的原貌，往往不会考虑工程目的深层次意义，可能造成古建筑测绘工程目的部分流失，所以要更多地是从建筑学的角度来要求测绘内容。

古建筑测绘中手工测量实质上是把大多数测量问题都转化为距离测量，主要利用卷尺进行距离测量和简易高程测量，通过直角坐标法或距离交会法进行平面定位。电子全站仪是集距离测量、角度测量、高差测量于一体的测量设备。

全站仪的基本功能是测量水平角、竖直角和斜距，借助于内固化软件，可以组成多种测量功能，如可以计算并显示平距、高差以及镜站点的三维坐标，进行偏心测量、悬高测量、对边测量、面积计算等。在单体建筑测量中可用免棱镜全站仪的悬高测量、对边测量等功能。数字近景摄影测量方法是由摄影机拍摄的数字影像为基础，通过计算机分析与处理，获取数字图形和数字影像的摄影测量技术。

在古建筑测绘中，利用数字近景摄影测量技术，采用人机协调策略在电脑上还原三维立体模型，可以借以精确描述古建筑复杂的几何变化。三维激光扫描系统方法主要由三维激光扫描仪和系统软件组成，在获取空间信息方面提供了一种全新的技术手段，使传统的单点采集数据变为连续自动获取数据，从而提高了测量的效率；它还具有测量精度高、全天候、多方位、无需布控制等优点，在快速获取三维数据并建立三维立体模型方面有着无可比拟的优越性。根据工程实施的目的要求，这两种方法由模型可生成立面图、平面图、等值图、投影图、透视图等，可为古建筑测绘成果的数字化进而最终建立古建筑保护工程管理系统，提供高效的管理、查询与分析功能。

从古建筑测绘的工程目的出发，我们应尽可能地采用数字近景摄影测量方法和三维激光扫描系统方法测绘古建筑图件，它对于古代建筑的保护、维修或重建工程是最合适和最理想的方法，也是其它方法所无法替代的。是古建筑测绘实践应提倡的方法。如果我们不仅仅重视测绘的结果，还更重视测绘的过程、重视对古建筑设计的体念，就应该采用手工测量方法更为合适，但应加入免棱镜全站仪测量技术，主要是全站仪对边测量技术、悬高测量技术等，可以对一些手工难以量测的部位进行快速测量，从而提高作业效率。在工程实施中，应吸收有测绘类与建筑类经历的人共同参加古建筑测绘工作，同时还要求有测绘背景的人有一定的建筑知识、有建筑背景的人有一定的测绘知识，并根据工程规模的大小采用相应的测绘技术方法，才能满足古建筑测绘的目的与要求，从而取得良好的工程实施效益。

二、古建筑测绘实例介绍

地点：杭州留下镇的一条古街

主要的测量工具：就是皮尺、卷尺、全站仪还有速写本等。

测绘目的：这次测绘是为了让我们对古街有一个大致的了解，从而了解我国古代建筑的大致规模和结构。

测绘过程：无论是精密测绘和法式测绘都好，一般包括以下几方面的内容： 1、建筑群的总平面图。这是对非单体建筑，即如有院墙、牌坊、廊庑、古碑刻、道路等构筑物的建筑而言的。测绘总平面图应该准确地表现出各单体建筑之间的相对位置和间距，使其总体布局和环境一目了然。以往我们都是利用小平板仪来做这一项测绘的，现在我们可以利用一种功能更为强大的测绘仪器——全站仪来辅助测量，它可以统一的坐标定点，并且集经纬仪、水准仪、测距仪的功能于一身，大大弥补了小平板仪数据不准确，使用不方便的缺陷。尤其是对于大

面积的平面图测绘，甚至可以通过其专门的软件利用测量出来的控制点数据直接成图，这将极大地提高测绘工作的效率。因为我们这次只是大概的测量一下，而且有些建筑立面还进不去，所以建筑群的总平面图就只能根据边上那些能测量的房屋再加上自己对古建筑的认识大致的画一下，这并不是这次图纸的重点 。2、单体建筑的各层平面。这一项内容的测绘相对容易。对于大部分的建筑一般只需皮卷尺、钢卷尺、卡尺或软尺就可以测出所有单体建筑的平面图。测绘平面时最重要的是先确定轴线尺寸，之后单体建筑的一切控制尺寸都应以此为根据。确定轴线尺寸后，再依次确定台明、台阶、室内外地面铺装、山墙、门窗等的位置，平面图就确定了。此外，我们还应该在此广泛使用激光测距仪，其优点是数据准确，使用方便，并且能测到一些因条件限制而人无法站立和上去的点的距离。它的这一大优势能在我们测绘立面和剖面图时发挥很大的作用。 3、单体建筑的正立面、侧立面、背立面。对于法式测绘，因为没有搭架，无法上到建筑物上用皮卷尺测量高度，所以这一类立面图都必须借助辅助工具进行测量。粗略测量时，我们可以仅借助竹竿和皮卷尺、铅垂球测出高度。但是要用做档案记录时，单层的建筑，如果有可利用的反射点就可以通过激光测距仪测出高度，如果没有反射点可以通过全站仪测出两点之间的高差就是建筑的高度。对于一些两层以上近现代的文物建筑主要是借助全站仪测其高度。测出各点高度后，各个立面图就可以确定了。这次我们测绘的重点是建筑物的立面，可以说建筑的里面是最难测的，有些地方只能跟自己的经验目测一下，比如说马头墙，屋檐的高度等。 4、单体建筑的纵剖面、横剖面。测量方法与测绘立面图的原理一样。不同的是剖面图要更清晰地表达出各层之间的构造关系。 5、屋顶的俯、仰视图。与平面图恰好是相对应的。 6、大样图。包括了各种砖雕、脊饰、梁架的斗拱等部分的大样。因为这类装饰构件的线条、图案都非常复杂，甚至是一些人物、花鸟、虫鱼图案，而按照测绘的要求是要一一表现在大样图中的，这往往是古建筑测绘中最耗时、难度最大的。在法式测绘中，最好的方法是借助数码相机拍下各个大样的正、侧、底面的照片，然后测出各个大样中重要的控制点的距离，通过比照数码照片绘出大样图。以往做这一项工作要求测绘人员必须具备良好的美术基础，否则就无法进行，具有极大的限制性。而且稍稍复杂的图案都不能利用计算机来绘制，这样一来传统的方法已明显不能适应数字化工作的要求了。但是现在这一问题开始得到了很好的解决办法：利用一系列的计算机辅助绘图软件可以直接利用大样的数码照片勾勒轮廓线，这将大大简化了装饰部件大样图的测绘工作，而且画出来的图不再线条生硬，而是栩栩如生的。这一绘图原理还可用于考古发掘图纸和器物图的绘制：手绘的米格纸底图可以通过绘图软件处理成出版时所用的图，而不再需要描硫酸纸图了。

上述方法和经验是经过多年的古建筑测绘探索、研究与实践得出的结论。作为一门科学，发展和完善古建筑测绘的方法仍然任重而道远。我们要断提供一些新思路，使得古建筑测绘保持先进性和实用性，在生产实践中发挥重大的社会价值。