古民居測量方法探索與實踐

李玉寶

(西南科技大學環境與資源學院，四川綿陽 621010)

1 概況

都江堰市地處四川成都平原西北邊緣，因舉世聞名的都江堰水利樞紐工程而廣為人知。位于老城區的西街，是一條有著幾百年歷史的古街。西街街面狹窄，兩邊的建筑多為一至二層的四川傳統木結構房屋，由于歷史久遠及5·12地震而破損嚴重，加上居民為擴大居住面積，做了部分改建，使建筑原貌受到不同程度的破壞，但其結構基本完整，原貌仍清晰可辨。

圖1 都江堰西街一角

根據都江堰市災后重建整體發展規劃，為打造國際性旅游休閑城市，要對西街在內的歷史城區進行保護性開發。為滿足規劃設計需要，西街古老民居要進行建筑測繪，繪制平面、屋頂平面、正立面、側立面、背立面和剖面圖及窗花、門樓等局部大樣圖等。

2 平面圖測繪

平面圖測繪是整個工作的基礎，根據規劃設計單位的要求，測繪在統一坐標系統基礎上，按誤差小于5 cm的技術要求實施。測區范圍約為0.035 km2，其中建筑物占地面積達66%。各民居緊密相連，通道狹窄或無露天通道，加之修建時受權屬范圍局限，建筑物外部投影輪廓形狀不規則，因而測量非常困難。

為保證各建筑物相互關系的正確性，首先在測區布設導線控制網，并在所有的建筑物內部通道、庭院天井內布設圖根控制點。測量工作遵循凡是儀器能夠測量的地方，均設站測量的原則，仔細測量建筑物外部投影輪廓的每一個特征點，只有不能通視的地方，才采取距離丈量的方法，間接獲得輪廓特征點位置。由于精度要求高，測區空間狹窄、光線昏暗、雜物阻擋視線、建筑物外輪廓不規則等諸多原因，測量工作具有不同于普通地形測量的特點:

(1)測量以墻腳線為建筑物投影輪廓，根據建筑測量的特殊要求，確定建筑物分戶或轉角點位置時，測量立柱的中心位置，對于轉角處的方形立柱，則要分別測定兩邊;

(2)由于年久失修或地震破壞的原因，部分建筑物已經歪斜，測量時應以立柱底部為準，按其原貌測量;

(3)除街道兩側外，建筑物投影輪廓點難以直接測量，測量工作更多地依賴于丈量。由于絕大多數建筑外輪廓不規則，因此確定特征點位置主要依靠距離交會。距離交會確定特征點需要兩個基準點，基準點應該用儀器精確測定，位置可在任何便于丈量的地方;丈量時交會距離采用免棱鏡全站儀直接測定，方便丈量時也可以采用鋼尺量距或激光手持測距儀測量;

(4)對于住戶自行改建而不能反映出四川西部古建筑物風格的部分，不予測繪表示;

(5)測量時要顧及測繪立面圖的需求，承重立柱及門窗位置應予以測量;

(6)屋頂平面圖根據平面圖、測量的屋脊線、屋檐寬度等數據繪制。

3 立面圖測繪

四川古老民居墻面多為木質結構，門窗及墻體有裝飾性圖案。立面圖測量由于測量場地空間狹窄、通視困難，如三維激光掃描等高技術方法，成本高昂而優勢不突出。因此，根據測區實際，研究采用作業方法為:

(1)墻面立面圖測量:采用全站儀測量或者鋼尺測量建筑物墻面特征點，然后采用普通數碼相機正對測量的建筑物立面攝像。根據照相機成像原理可知，平面物體在與之平行的照相機成像平面上形成縮小的圖像，圖像上對應距離之比值，與實物上相同。因此，對于具有復雜裝飾圖案的建筑物臨街立面，拍攝影片后在CAD中根據已知點進行旋轉、縮放定位，然后在照片上描繪和量測，是能滿足測量要求，而作業效率較高的方法。

(2)屋檐以上部分立面圖測量:這一部分通過拍照的方法量測較為困難，一方面空間狹小，難于找到拍攝整個立面的拍攝點，另一方面屋檐、屋脊與墻面不在同一平面，拍攝照片是中心投影，長度變形大;若處理為正射影像圖，則作業效率較低。簡便、高效的方法是屋檐高度、位置和寬度直接測量，而屋脊測量采用在較高的建筑物屋頂設置儀器，在統一的坐標系統內，以免棱鏡激光測量方法測量建筑物屋脊特征點三維坐標。在通視范圍內一次性測量所有待測建筑物屋脊，數據不僅用于繪制立面圖，也是繪制屋頂平面圖必需的數據，因而作業效率很高。典型的立面圖如圖2所示，為圖面簡潔考慮，刪除圖上了標注的尺寸數據，其余圖類同。

圖2 立面圖

4 窗扇紋樣圖測繪

四川民居木質墻面上，窗扇往往有漂亮的圖案，需要測繪并繪圖表示，稱為窗扇紋樣圖。對于相對簡單的窗扇紋樣，可用鋼尺直接測量，而復雜窗扇紋樣，則采取與建筑墻面立面圖測繪相同的方法，通過拍照后在像片上量測完成。

5 建筑剖面圖測繪

剖面圖主要反映古建筑物的框架結構，具體講就是反映建筑物承重立柱的位置，高度、直徑，屋梁的結構、尺寸等。剖面圖測繪需要室內外測量相結合，測量方法以鋼尺或手持激光測距儀測距丈量為主。

圖3 建筑剖面圖

6 局部大樣圖

圖4 局部大樣圖

圖4所示是四川古民居典型的正房角梁架結構，檐柱下端以木雕裝飾，橫梁和立柱之間有雕花雀替。為準確反映復雜的細部結構，需要分別測繪不同投影面的大樣圖。測量時由于位置高，直接丈量較困難，因而主要采用全站儀免棱鏡方法測量，復雜的細部結構仍以攝像后在像片上量測、繪制完成。測量時注意照準部位在柱體的中央，并且高度對稱，攝像時照相機成像平面與被攝雀替、窗花平面平行，以使成像上的各部件比例關系與實際相同。

7 結語

都江堰老街區保護性開發規劃設計，是在基本保持建筑物原貌的基礎上，重建因年久失修和5·12地震而嚴重損壞的百年歷史古街。

由于這些古建筑皆是民居，因而有不同于著名古跡測量的要求和特點。受地形條件限制，三維激光掃描等高科技方法，在這里體現不出優勢。本文所介紹的測量方法，簡單、易行、無需昂貴的高技術裝備;質量能滿足要求，而效率、經濟性突出。

［1］ 滕德貴，王莉，謝征海等.高新測繪技術在古建筑文物搬遷保護中的應用［J］.城市勘測，2007(5)

［2］ 羅小華.基于三維激光掃描技術的古建筑測繪［J］.四川建筑，2009(12)

［3］ 張孝盛.免棱鏡全站儀在古建筑測量中的應用［J］.2008(21)

［4］ 李振濤，許妙忠.數字近景攝影測量在古建筑物重建中的應用研究［J］.測繪信息與工程，2007(4)