基于3D建模的遼寧傳統木漁船一瓜簍船數字復原

蘇勇瑞 吳迪 張斌濤 于欣 張維英

摘 要：瓜簍船是遼寧地區的傳統木質漁船，隨著環境保護以及國家可持續發展戰略的推廣，傳統木質船舶在現代船舶中的地位逐漸邊緣化。本文旨在對遼東灣地區傳統木質漁船的保護與繼承，基于3D建模軟件完成了瓜簍船的三維模型，利用了NURBS 曲線的高精度特點對瓜簍船進行精確地虛擬再現，為傳統木質漁船的復原工作提出了新的思路和有效的解決方案。將這種數字化復原技術應用到傳統漁船領域不僅對傳統木質漁船文化的保護和遺產傳承做出貢獻，而且在船舶專業傳統漁船船型教學中起到輔助作用。

關鍵詞：瓜簍船;遼寧傳統木質漁船;非物質文化遺產;數字化復原

中圖分類號：U674.93? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）04-0079-03

瓜簍船是我國的一種具有代表性的傳統木質漁船，主要被應用于遼東灣等遼寧沿海地區供當地漁民出海打魚使用[1]。隨著機械化生產進程的加快以及國家可持續發展戰略的推廣，大連等遼寧沿海城市經濟與生產規模的不斷發展和全國各地木材的價格連年上漲，同時傳統木帆船已經無法滿足大連當地對水產品的捕撈需求，導致了漁船船身主體等主要部位的制作原料已經由傳統工藝中的采用木質材料轉變為了常用的玻璃鋼、鋼鐵等更為經濟、適宜的材料[2，3]。

早在2009年9月，瓜簍船等木質漁船的傳統制作工藝已經被列入了省級非物質文化遺產名錄，政府也制定了對應傳統制作技術的傳承人機制，并將這種傳統技術納入了傳統民俗文化產業中[4]。可盡管如此，瓜簍船仍在逐漸淡出人們的視線，如今已經處于了一種岌岌可危的狀態。本文基于3D復原軟件，介紹了一種數字化保護與虛擬復原瓜簍船的基本方法。

1瓜簍船的背景及復原研究意義

1.1瓜簍船的特征

瓜簍船底部平坦，吃水相對較淺，甲板寬闊平坦，船首處向下呈圓弧狀隆起，船尾部為方形尾，與首尾處相比船中較寬，船身整體形似瓜簍，因此被當地漁民稱呼為“瓜簍”船，大型瓜簍船載重可達20噸以上[5]。典型的瓜簍船模型如圖1所示，瓜簍船有兩條桅桿，主桅桿位于船中位置，副桅桿位于船首部又稱前桅桿，主桅桿的高度約為前桅桿的1.5倍，主副桅桿均使用中式硬帆，幾乎可適應任何風向條件，船舵為可調節高度的升降型舵，海面風力較弱時可搖櫓航行，相比其他類型木質漁船瓜簍船的續航力強，海上航行速度較快[6]。

1.2 瓜簍船的應用現狀

目前瓜簍船幾乎從遼寧沿海城市大連等地消失殆盡，海洋漁業捕撈船已經大范圍推廣使用玻璃鋼制及鋼制漁船，重新使用瓜簍船等傳統木質漁船的可能性幾近渺茫，而遼東灣等地的漁民乘坐“大瓜簍”捕魚的畫面也只能從過去使用瓜簍船的照片和錄像中觀看了解，這對科研領域研究傳統木質漁船的船型特征和歷史文化信息造成了極大阻礙。而瓜簍船等木質漁船的制造技術多為傳統造船師傅所掌握，主要依靠造船師傅口傳心授的方式代代相傳，極容易出現斷代現象，同時其制作周期長，制作成本高且制作工藝復雜，不利于傳統木質漁船的傳承[2]。

1.3 數字化復原瓜簍船的意義

數字化復原技術運用科學的測繪和先進的渲染成像功能進行三維造型建模，從而使物件通過數字化的方式復原與再現，復原出的物件具有數據準確，研究觀察方便，無時空限制等特點，目前主要應用在建筑、生物等研究領域，而數字化復原傳統木質漁船工作尚未有研究人員進行探索研究。采用3D建模軟件數字化復原瓜簍船，利用了NURBS 曲線（Non-Uniform Rational B-Splines）的高精度特點對瓜簍船進行精確地虛擬再現，改變了目前依靠船模和實體建造等方式復原傳統木質漁船的局限，為傳統木質漁船的復原工作提出了新的思路和有效的解決方案，將推動傳統木質漁船領域的發展，同時可以對遼寧地區的傳統木質漁船技術資料進行記錄整理和保存，將對傳統木質漁船文化的保護和技術遺產的繼承做出重要貢獻，對傳統木質漁船在相關專業的教學工作形成積極影響。

2數字化復原瓜簍船的過程

2.1數字化復原瓜簍船所需準備

對瓜簍船進行數字化建模前需利用繪圖軟件繪制出瓜簍船的整體船圖和關鍵結構及部位的三視圖圖紙作為參考底圖，由于瓜簍船為木質漁船，所以在繪制瓜簍船三視圖時參考金屬船體制圖標準并進行合理簡化將有利于提高繪圖效率和繪圖質量[7]。將繪制好的瓜簍船三視圖導入3D建模軟件后按照相應比例進行調整和校對，將三個視圖分別作為中線面、中站面與基平面，調整三個視圖的位置時將三個視圖分別按照兩兩相交于中心線和基線處進行重疊處理，三個視圖的交點為中點。將船長均勻劃分成等間距的十站，并根據每一站處的相應坐標位置在三個視圖中應用單點和控制點曲線指令畫出對應控制點和NURBS曲線，最終得到龍骨線、船底板與甲板的輪廓線及每站的外輪廓型線。

2.2 瓜簍船船舶主體的復原

首先進行主船體的建模操作，復原瓜簍船的船底部分、甲板部分、舷側部分和首尾部分為該步驟的主要內容，將前期準備好的每站船底部的外輪廓線沿著龍骨線進行單軌掃掠操作得到船底板曲面，如圖2所示。對甲板部位每站外輪廓線沿著甲板中線進行單軌掃掠操作并將前后多余部分進行修剪操作得到甲板板曲面，如圖3所示。

隨后將船側部位每站外輪廓線對甲板與船底板輪廓進行雙軌掃掠操作得到舷側板曲面，如圖4所示。

對瓜簍船主體的其他部位板進行上述相同操作并整合得到整體連貫的船舶主體曲面圖，如圖5所示。

2.3瓜簍船帆與舵的復原

進行船帆的復原時先測量好主副桅桿各個部位的尺寸，優先將桅桿復原好后再以桅桿為基準將帆布安裝上去。主副桅桿的桅桿底部為多種立體構件的組合體，建模時應分別將單獨立體構建出并進行組合。

首先對主桅桿進行建模，在實體工具欄使用建立實體指令進行立方體，圓柱體和棱臺的建模，并對多余部位進行修剪操作得到主桅桿立體模型。

由于副桅桿在瓜簍船上為傾斜狀態，所以需以甲板為基準建模，重復上述操作得到副桅桿立體模型后依據船帆尺寸對帆布和作為撐條的支持骨進行建模，其中帆布應使用曲面工具中的創建矩形平面操作進行建模，最終得到瓜簍船船帆的模型圖，如圖6所示。

接下來進行瓜簍船船舵的建模工作，船舵部位的復原工作相對簡單，需注意瓜簍船的舵桿并不垂直于船體，在對的舵桿和舵葉進行建模時應按照圖紙傾斜一定角度，如圖7所示。

2.4 整體復原

建好船帆和船舵后需要在甲板上補充一些立體構件來幫助瓜簍船帆與舵和瓜簍船主船體進行連接。這些構件多為簡單的立體模型，只需要在實體工具欄中進行相應操作創造出相同的立體構件，并對建好的模型根據甲板板曲面的位置進行修剪操作即可復原出上甲板的相應構件，將前期制作出的瓜簍船所有部分進行整合最終復原出瓜簍船的整體模型圖，如圖8所示。

3結語

本文通過運用3D建模軟件對瓜簍船進行三維建模復原工作，說明了采用數字化復原技術對遼寧地區傳統木質漁船進行復原是一種可行且高效的方式，對于傳統漁船文化的傳承和教學具有一定的幫助。復原傳統木質漁船時使用數字化復原技術相較傳統的復原方式能夠有效提高復原效率，節約資源勞動成本，消除時空地域限制。數字化復原傳統木質漁船在我國有著廣闊的發展空間和良好的應用價值，在未來的研究中把數字化復原技術作為傳統漁船領域的輔助方法無疑是至關重要的。

在本次復原瓜簍船的過程中對于瓜簍船模型材質的渲染方面應用較差，希望在未來的研究中可以應用數字化復原技術對傳統木質漁船進行復原時針對漁船材質的渲染工作展開進一步的研究。

參考文獻：

[1]江帆. 從“遺產”到“資源”：遼河口“漁雁文化”的承續動力與意義重構[J]. 民間文化論壇， 2019， 255（2）： 5-11.

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[3]吳俊祥，施偉，丁曉非等. 漁船船體材料應用現狀及發展趨勢[J]. 大連海洋大學學報， 2019， 34（04）： 610-614.

[4]崔鳳，徐霄健. 從“技藝”到“記憶”——論長島木帆船制造技術的功能轉化[J]. 中國海洋大學學報（社會科學版）， 2018 （03）： 39-45.

[5]陳振杰. 匠心問舟——記海上絲綢之路中式木帆船模型展覽[J]. 中國遠洋海運， 2018， （03）： 92-94.

[6]張興華. 東北地區傳統木帆船與復原[J]. 國家航海， 2020，（01）：130-140.

[7]馬莉莎. 木質漁船制圖方法的研究[J]. 大連水產學院學報， 2005， 20（04）： 331-334.

基金項目：大連海洋大學創新創業資助項目（202010158007）