張雪峰 莫 畏

(吉林建筑大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130118)

1 數(shù)字化測(cè)繪原理

現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)和建造過程，從方案設(shè)計(jì)階段開始，經(jīng)初步設(shè)計(jì)階段至施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)工作方告一段落，施工圖設(shè)計(jì)完成后交付施工單位建造，最終建成成品建筑.這一過程可稱為建筑的正向建造過程[1].建筑測(cè)繪則是建筑的正向建造過程的逆向推導(dǎo)，是對(duì)已建成建筑的資料性反求過程(見圖1).

建筑測(cè)繪的對(duì)象是已建成的建筑，前期外業(yè)作業(yè)階段測(cè)繪工作包括3個(gè)方面的內(nèi)容:一是測(cè)量建筑相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制建筑測(cè)繪草圖，包括總平面測(cè)繪草圖，建筑平、立、剖面測(cè)繪草圖，以及建筑大樣測(cè)繪草圖;二是拍攝建筑影像資料，包括建筑外景、內(nèi)景、細(xì)部，以及測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)的工作照等;三是調(diào)查建筑相關(guān)資料與考證相關(guān)歷史史料，包括建筑類型、建造年代及建造過程等資料，后期內(nèi)業(yè)作業(yè)階段依據(jù)建筑測(cè)繪草圖繪制全套建筑測(cè)繪圖;整理建筑影像資料;根據(jù)調(diào)查和考證成果撰寫建筑考察報(bào)告，最終形成完整的建筑測(cè)繪成果.建筑測(cè)繪成果由圖本和文本兩部分組成，圖本部分包括建筑測(cè)繪圖與建筑影像資料;文本部分即建筑考察報(bào)告.從以上論述可知，建筑測(cè)繪實(shí)際上是對(duì)已建成建筑的資料性反求過程，是從已建成的建筑實(shí)物反求建筑設(shè)計(jì)圖及原始建造過程的工作，其測(cè)繪成果的建筑測(cè)繪部分采用的也是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的圖式語(yǔ)言表達(dá)模式.實(shí)質(zhì)上，在測(cè)繪和研究古建筑的同時(shí)，古建筑測(cè)繪和研究成果已成為修復(fù)保護(hù)工作的重要依據(jù).

圖1 建筑測(cè)繪流程示意圖[2]

2 測(cè)繪方法——標(biāo)線攝影建模數(shù)字化建筑測(cè)繪方法

“標(biāo)線攝影建模的數(shù)字化建筑測(cè)繪方法”(Graticule－Photography－Model digital building surveying and mapping)的目標(biāo)，是研究一種用于獲得建筑立面測(cè)繪圖的數(shù)字化建筑測(cè)繪方法，以完成使用傳統(tǒng)建筑測(cè)繪方法很難、甚至無(wú)法完成的復(fù)雜而有規(guī)律的曲面幾何形體建筑部位或構(gòu)件的建筑立面測(cè)繪圖測(cè)繪.無(wú)論測(cè)繪古代建筑還是近代建筑，都可以使用“標(biāo)線攝影建模的數(shù)字化建筑測(cè)繪方法”完成其建筑立面圖測(cè)繪.傳統(tǒng)建筑測(cè)繪方法使用建筑繪畫性質(zhì)的近似圖式語(yǔ)言，輔之以照片等參考資料表達(dá)其基本形式特征，對(duì)絕大多數(shù)建筑而言，這一缺陷涉及的建筑部位或構(gòu)件所占份額很小，不能影響整個(gè)建筑測(cè)繪成果.

基本思路為:以符合標(biāo)線攝影建模的數(shù)字化建筑測(cè)繪方法特定要求的標(biāo)線建模照片為依據(jù)，使用普適性建模SketchUp軟件的Photo Match及AutoCAD軟件，建立擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件符合建筑測(cè)繪準(zhǔn)確性要求與尺度表達(dá)要求的三維模型，并完成由此衍生的建筑立面測(cè)繪圖或建筑剖面測(cè)繪曲線.SketchUp的Photo Match功能是以照片中的物體為依據(jù)，建立該物體三維模型的基本原理，通過調(diào)整透視輔助線調(diào)整虛擬相機(jī)的位置和方向，使建模場(chǎng)景的透視關(guān)系與照片場(chǎng)景的透視關(guān)系匹配，然后根據(jù)建模照片中物體外表面的形體特征，以建模的點(diǎn)、線、面、體與建模照片中該物體對(duì)應(yīng)的點(diǎn)、線、面、體為判斷標(biāo)準(zhǔn)，建立該物體的三維模型.

3 操作流程

(1)標(biāo)線環(huán)節(jié).首先，現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)考察擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件，并完成其建筑平面測(cè)繪草圖，在此基礎(chǔ)上，依托測(cè)繪者專業(yè)判斷能力，確認(rèn)建模照片無(wú)法反映的擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件的整體形體特征，補(bǔ)充建筑測(cè)繪必需的基礎(chǔ)資料，從而部分消除建模依據(jù)的資料依據(jù)缺陷;其次，在擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件外表面明確標(biāo)示表達(dá)其三維形體特征的曲線或直線，成為建模標(biāo)示線，以提供準(zhǔn)確的建模資料依據(jù)與明確的判定標(biāo)準(zhǔn).

(2)攝影環(huán)節(jié).首先，確定建筑部位或構(gòu)件的空間關(guān)系的水平面或垂直面，在該平面內(nèi)獲取一個(gè)幾何圖形或構(gòu)成集合圖形的定位點(diǎn)，測(cè)量繪制該集合圖形所需的定形尺寸，并在建模照片上明確顯示該幾何圖形或其定位點(diǎn)，在Google SketchUp軟件中導(dǎo)入建模照片后，依據(jù)獲得的定性尺寸繪制相應(yīng)的集合圖形，以該幾何圖形為建模尺寸參照面縮放建模照片，使縮放后的建模照片與建模尺寸參照面匹配，然后以縮放后的建模照片為依據(jù)建立擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件的三維模型;其次，建模照片上明確顯示兩組平行線段或兩組平行線段的定位點(diǎn)，每組線段含有兩根水平線或兩根垂直線，不同組的線段相互垂直，一般可取建筑中常見的、線形簡(jiǎn)單的建筑部位的邊線，如矩形窗的外框邊線、建筑的墻體邊線、女兒墻邊線、檐口邊線、線腳邊線等，以每組平行線段的長(zhǎng)度和兩條平行線段間的垂直距離與擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件的總體尺度接近為優(yōu)選方案.

(3)建模環(huán)節(jié).以表現(xiàn)建模照片為依據(jù)，利用Google SketchUp軟件的Photo Match功能，完成擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件的三維模型，并以該三維模型為依據(jù)，生成擬測(cè)建筑部位或構(gòu)件的建筑立面測(cè)繪圖或建筑剖面測(cè)繪曲線(見圖2).

圖2 建筑測(cè)繪流程圖[2]

4 “滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院

(1)基本數(shù)據(jù)資料.“滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院是“滿洲國(guó)”直屬的行政組織，掌握“全國(guó)”行政事務(wù)，其主要行政領(lǐng)導(dǎo)部門是總務(wù)廳，總務(wù)廳長(zhǎng)受命于關(guān)東軍第四軍，這意味著偽滿洲國(guó)務(wù)院是偽滿政府的最高行政中樞機(jī)關(guān)，國(guó)家元首真正的領(lǐng)導(dǎo)者是日本關(guān)東軍司令官，“滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院代表“滿洲國(guó)”政府形象，為此，在“滿洲國(guó)”諸多建筑中占有最為重要的位置.“滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院建于順天大街的最北端，與“第九廳舍”治安部隔街相對(duì)，北靠順天廣場(chǎng)，于1934年始建，1936年竣工，工程造價(jià)250萬(wàn)元(時(shí)價(jià))，占地面積4.9465萬(wàn)m2，建筑面積1.9115萬(wàn)m2，地上四層、地下一層半、局部塔樓六層，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔樓頂部采用重檐的四角攢尖頂，瓦的顏色、寶頂細(xì)部造型及垂脊獸飾為日式風(fēng)格;曲線屋頂及總體造型為典型中國(guó)風(fēng)格，重檐屋頂下配4根塔司干柱式，建筑采用深褐色面磚和屋面瓦，配以淺色石材貼面，莊重而大氣(見圖3，圖4).現(xiàn)為吉林大學(xué)白求恩醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，整體保存完整，局部有改變，1993年12月被列為吉林省重點(diǎn)文物保護(hù)單位[3].

(2)創(chuàng)建與組裝模型.在SketchUp中進(jìn)行構(gòu)件組裝.①與上文操作步驟一致，將“滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院平面圖(圖5)在AutoCAD中繪制，并導(dǎo)入SketchUp中，將其置于基線層，確定塔司干柱、墻、重檐、窗、門等構(gòu)件的位置;②將各構(gòu)件按照其所處位置分類，以組件形式插入相應(yīng)圖層，并創(chuàng)建群組，使單個(gè)圖層構(gòu)件形成獨(dú)立整體(圖6，圖7).

圖3 “滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院重檐

圖4 “滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院全貌

圖5 “滿州國(guó)”國(guó)務(wù)院平面圖

圖6 “滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院重檐組合效果圖

圖7 “滿洲國(guó)”國(guó)務(wù)院組合側(cè)視效果圖

5 結(jié)語(yǔ)

歷史建筑數(shù)字化研究，是對(duì)建筑本身還原的一個(gè)重要手段，為歷史建筑保護(hù)探索出一條可行的技術(shù)路線，可為以后的再利用提供更為有力的數(shù)據(jù)資料.

[1]張復(fù)合.中國(guó)近代建筑研究與保護(hù)(第二版)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2001:23－31.

[2]楊秉德.數(shù)字化建筑測(cè)繪方法[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011:156－194.

[3]劉 威.長(zhǎng)春近代城市建筑文化研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué)，2012.