土遺址夯筑支頂加固表面色度檢測(cè)的影響因素研究

尚東娟 裴強(qiáng)強(qiáng) 趙國(guó)靖 李志強(qiáng) 張博

DOI：10.16783/j.cnki.nwnuz.2024.01.018

收稿日期：20230520;修改稿收到日期：20230823

基金項(xiàng)目：敦煌市科技支撐項(xiàng)目；中國(guó)科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)引進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目（20JR3RA008）

作者簡(jiǎn)介：尚東娟（1993—），女，甘肅會(huì)寧人，助理館員.主要研究方向?yàn)橥两ㄖz址保護(hù).

Email：1195120713@qq.com

*通訊聯(lián)系人，男，研究館員，博士，博士研究生導(dǎo)師.主要研究方向?yàn)槭咚陆ㄖ屯两ㄖz址保護(hù).

Email：peiqiangq@163.com

摘要：土遺址夯筑支頂加固外觀多以目測(cè)評(píng)價(jià)協(xié)調(diào)性，受觀測(cè)者主觀影響較大.因此，量化評(píng)價(jià)已成為土遺址加固效果評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問(wèn)題，其中色度是重要的量化指標(biāo).為有效提高夯筑支頂體表面色度檢測(cè)的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，通過(guò)檢測(cè)不同顏色比例混合土試樣的色度，確定人體能認(rèn)別土體色差ΔE的極限為3.62～4.08，提出了色度差界限ΔE=4為土遺址夯筑支頂體色差質(zhì)量控制臨界值.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，露天光線、邊緣漏光、測(cè)試點(diǎn)凸凹不平均影響測(cè)試結(jié)果；光照環(huán)境與邊緣漏光影響極小，當(dāng)檢測(cè)位置凹陷深度大于5 mm、面積大于50 mm2時(shí)，色度檢測(cè)將出現(xiàn)較大偏差.為此本研究提出了夯土遺址色度檢測(cè)的限定條件，為土遺址規(guī)范化保護(hù)提供理論和技術(shù)支撐.

關(guān)鍵詞：土遺址；色度；光照環(huán)境；加固效果；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：K 275.3??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A??? 文章編號(hào)：1001-988Ⅹ（2024）01-0125-10

Influencing factors of chromaticity detection

on the reinforced surface of rammed support roof for soil sites

SHANG Dong-juan1，2，3，4，PEI Qiang-qiang1，2，3，4，ZHAO Guo-jing2，3，4，

LI Zhi-qiang3，4，ZHANG Bo1，2，3

（1.Dunhuang Academy，Dunhuang 736200，Gansu，China;

2.National Technological Research Center for Conservation of Ancient Wall Paintings and Earthen Heritage Sites，

Dunhuang 736200，Gansu，China;

3.Key Laboratory of Conservation and Research for Ancient Murals and Earthen Heritage Sites，Dunhuang 736200，Gansu，China;

4.Gansu Mogao Grottoes Cultural Heritage Protection Design Consulting Co.，Ltd.，Dunhuang 736200，Gansu，China）

Abstract：The assessment of appearance and coordination for earthen archaeological site reinforcements，which is traditionally done by visual inspection，is greatly influenced by the observers subjectivity.Quantitative evaluation has become a critical issue for assessing the effectiveness of these reinforcements，in which chromaticity is a key metric.To improve the accuracy and scientific validity of chromaticity measurements on the surface of the compacted supports，tests on soil samples with varying color proportions were conducted.It was determined that the human discernible chromaticity difference ΔE is ranged from 3.62 to 4.08.A chromaticity difference threshold of ΔE=4 is proposed as the critical value for quality control of the color difference in the compacted supports of earthen archaeological sites.Field tests revealed that factors such as ambient light，edge light leakage，and uneven testing points can affect the results，while the impacts of lighting conditions and edge light leakage are minimal.The significant deviations in chromaticity measurements are occurred when the testing location has a depression deeper than 5 mm and larger than 50 mm2.Based on these findings，this study introduces specific conditions for chromaticity testing in compacted earthen archaeological sites，which can offer theoretical and technical support for the standardized preservation of such sites.

Key words：earthen sites;chroma;lighting condition;reinforcement effect;quality control

我國(guó)遺存大量形式各異、內(nèi)容豐富的土遺址，具有極高的歷史、藝術(shù)、科學(xué)、社會(huì)及文化價(jià)值［1］.在各種內(nèi)外營(yíng)力的作用下，土遺址產(chǎn)生不同類型和程度的病害，嚴(yán)重威脅土遺址的保存［2］.我國(guó)自20世紀(jì)80年代末開(kāi)始對(duì)土遺址保護(hù)進(jìn)行研究［3］，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的科學(xué)實(shí)驗(yàn)探索和保護(hù)工程實(shí)踐，形成了以掏蝕區(qū)夯筑支頂、表面風(fēng)化滲透加固、開(kāi)裂土體灌漿及錨固等為主的土遺址系列加固技術(shù).隨著保護(hù)觀念的不斷科學(xué)化，對(duì)土遺址保護(hù)提出了更高的要求.“保持原貌，不改變文物原狀”的基本原則［4］要求文物修復(fù)者們不僅要在遺址結(jié)構(gòu)特征和工藝技法上不斷深入，而且要求修復(fù)后遺址外觀形貌和原遺址相近，特別對(duì)區(qū)域加固、隱蔽困難、涉及范圍相對(duì)較大的土遺址夯筑支頂加固體的表面色調(diào)提出了更高的要求.因此，如何科學(xué)量化評(píng)價(jià)保護(hù)措施對(duì)遺址本體外觀色調(diào)的影響成為文物保護(hù)工作者研究的重要方向［5］.

大量的工程實(shí)踐和原始檔案證明，土遺址加固后表面色差是評(píng)價(jià)工程加固效果的重要指標(biāo)，也逐漸成為常用加固材料篩選的重要依據(jù)［6］.目前，土遺址保護(hù)措施加固前后常用的色差評(píng)價(jià)方法有目測(cè)法［7-8］和儀器測(cè)量法［9-10］.目測(cè)法簡(jiǎn)單直接，憑借檢驗(yàn)者主觀感受來(lái)研判色差大小，受觀測(cè)者主觀因素影響較大，往往在接近人類視覺(jué)辨識(shí)極限的情況下，不同觀測(cè)者對(duì)同一工程加固效果可能給出不同的評(píng)價(jià)結(jié)果.儀器測(cè)量法可有效排除人為主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響.然而，儀器測(cè)量易受現(xiàn)場(chǎng)光照環(huán)境、測(cè)量方式、土體表面凹凸粗糙程度等因素的影響，測(cè)量結(jié)果需要通過(guò)人為識(shí)別進(jìn)一步驗(yàn)證標(biāo)定.因此研究外界不同因素對(duì)色度檢測(cè)的準(zhǔn)確度，并提出科學(xué)準(zhǔn)確的檢測(cè)方法成為土遺址夯筑支頂加固體外觀協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵點(diǎn).

色度評(píng)價(jià)在多種材質(zhì)的文物鑒定、保護(hù)修復(fù)及考古分析等方面發(fā)揮著巨大的作用.丁銀忠等［11］利用色度學(xué)中Lab均勻色度空間、LCH色度空間和分光反射光譜曲線對(duì)故宮博物院藏宋代官窯瓷器釉的顏色進(jìn)行定量化表征和分類，揭示了釉的不同顏色的色度

學(xué)特征；鄭利平［12］采用色差計(jì)對(duì)陶瓷修復(fù)過(guò)程中的材料配色進(jìn)行定量化檢測(cè)與評(píng)價(jià)；曹秋彬等［13］采用CM-2600d分光測(cè)色計(jì)研究環(huán)境因素對(duì)模擬石質(zhì)文物表面色度的影響；殷向東等［14］對(duì)影響陶瓷顏料顏色測(cè)量的諸因素做了分析和研究，確定了陶瓷顏料顏色測(cè)量和表征的最佳方法；黃四平等［15］采用色度儀對(duì)土遺址幾種加固材料進(jìn)行加固前后色差的系統(tǒng)測(cè)試評(píng)價(jià)；周雙林［16］等、和玲等［17］對(duì)土遺址加固前后的色差進(jìn)行試驗(yàn)研究；毛維佳等［18］采用色度儀對(duì)土遺址表面進(jìn)行了原位測(cè)試，發(fā)現(xiàn)墻體表面的裂縫與孔洞等特征均會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響，然而并未建立孔洞尺寸、測(cè)量環(huán)境等與色差值的偏差影響關(guān)系.

文物色度的檢測(cè)多集中于陶瓷等表面光滑平整的材料，對(duì)土遺址加固前后色度對(duì)比也是建立在測(cè)量面較為平整的基礎(chǔ)上，人為測(cè)量環(huán)境、表面漏光、平整度對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定影響，但尚未形成系統(tǒng)的土遺址夯筑支頂加固表面色度檢測(cè)方法.基于此，本研究依據(jù)CIE1976色度空間［19］，采用NR20XE色度儀對(duì)比不同比例混合土試樣的色度儀器檢測(cè)及人工辨識(shí)色度差的臨界值，開(kāi)展不同光照環(huán)境、表面漏光程度、邊緣漏光程度及不同孔洞尺寸（深度、 面積）條件下的試塊色度檢測(cè)，并結(jié)合露天環(huán)境夯土墻體色度原位檢測(cè)，分析各因素對(duì)色差結(jié)果的影響程度，提出了土遺址夯筑支頂加固體表面色差質(zhì)量控制閾值，建立了一套遺址表面色度可量化評(píng)價(jià)的測(cè)試方法，助推我國(guó)土遺址夯筑支頂加固保護(hù)工程的科學(xué)化與規(guī)范化發(fā)展進(jìn)程.

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

選用顏色差別較大的紅土、黑土和白土土料，實(shí)驗(yàn)用土粒徑分布見(jiàn)圖1，基本物理性質(zhì)見(jiàn)表1.

1.2? 色度儀原理

采用NR20XE色度儀測(cè)量，色度儀測(cè)量孔徑為18 mm，其中NR20XE色度儀基于CIE1976LAB色域空間對(duì)物體色度進(jìn)行描述，該色域空間可用笛卡爾坐標(biāo)系來(lái)表示（圖2），+a表示紅色，-a表示綠色，+b表示黃色，-b表示藍(lán)

色，L表示色彩的明暗程度.實(shí)際工程中，常用明度差和總色差作為物體顏色差異的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［20］，計(jì)算公式為：

ΔL=L1-L2，（1）

ΔE=［（ΔL）2+（Δa）2+（Δb）2］1/2.（2）

1.3? 試驗(yàn)方法

1.3.1? 混合土樣色度測(cè)試

采用色度儀和目測(cè)法分別測(cè)試紅土、黑土和白土不同混合比例試樣的表面色度及視覺(jué)觀感.每種比例設(shè)置三塊平行樣，取測(cè)試結(jié)果平均值.將紅土、黑土和白土以不同比例混合，共計(jì)66組，見(jiàn)表2.采用土遺址油壓制樣機(jī)制備50 cm×50 cm×50 mm的立方體試塊，試塊干密度為1.70 g·cm-3，待試塊自然風(fēng)干即含水率小于1%后，分別測(cè)試試樣表面色度，一般連續(xù)測(cè)試3次取平均值.為了降低密度和含水率對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響［21-22］，各組試樣密度之差不大于±0.01 g·cm-3，每組試樣的含水率之差不大于±1%.

1.3.2? 光照環(huán)境影響測(cè)試

選擇編號(hào)為R0B0W10的試樣，分別測(cè)試攝影棚內(nèi)暗光（0～5 Lux）、室內(nèi)自然光（300～500 Lux）、室外太陽(yáng)光照射（30 000～130 000 Lux）條件下的試樣表面色度，結(jié)果見(jiàn)圖3.分別對(duì)上述試樣同一位置色度測(cè)量3次，取平均值.

1.3.3? 漏光影響測(cè)試

選擇編號(hào)為R0B0W10的試樣，選定一平面，對(duì)該平面分別挖長(zhǎng)18 mm、寬2 mm、深2 mm凹槽1道、2道、3道、4道、5道、6道、7道、8道（D0，D1，D2，D3，D4，D5，D6，

D7，D8），見(jiàn)圖4（a），對(duì)8道凹槽分別拉通得到4條

拉通凹槽（D9，D10，D11，D12），見(jiàn)圖4（b）.側(cè)

面挖長(zhǎng)15 mm、寬5 mm、深5 mm階梯型側(cè)向漏光通道，為增加側(cè)向漏光量，階梯數(shù)量分別設(shè)置為平面、1層、2層、3層和4層（T0，T1，T2，T3，T4），見(jiàn)圖4（c）.分別對(duì)上述試樣不同條件下同一位置進(jìn)行色度測(cè)量（圖4（d））3次，取平均值，測(cè)試方法見(jiàn)圖5.

1.3.4? 表面不平整影響測(cè)試

選擇純白R(shí)0B0W10（0∶0∶10）試樣，制備不同深度和直徑的圓形凹面，凹面呈錐形，由邊緣至中心位置垂直距離逐漸增大，最大深度為1，2.5，5，7.5，10，12.5，15，17.5，20，22.5 mm，直徑均為最大深度2倍，試樣不同直徑和不同深度漸變式凹面變化見(jiàn)圖6（a）～（f），其深度和直徑見(jiàn)表3.同時(shí)，采用編號(hào)為R0B0W10的試樣，制備表面均勻，深為5 mm，邊長(zhǎng)分別為5，7，10，15，20，25 mm的試樣，測(cè)試平底不同邊長(zhǎng)正方形凹面的色度變化，見(jiàn)圖6（g）～（l），其深度和邊長(zhǎng)見(jiàn)表4.分別測(cè)試同一位置色度3次，色度儀測(cè)試結(jié)果取平均值，測(cè)試方法見(jiàn)圖5.

1.3.5? 露天環(huán)境原位測(cè)試

在露天足尺夯土墻（圖7）上選取1 m×1 m正方形，測(cè)試區(qū)域采用小鐵釘和細(xì)繩劃分為10 cm×10 cm不同區(qū)塊，并用三維掃描儀測(cè)試不同區(qū)塊的表面平整程度，準(zhǔn)確量測(cè)表面起伏尺度，其中三維掃描為FARO Quantum Max ScanArm臂式三維掃描儀，測(cè)量速率為每秒48 000次，掃描區(qū)域275 cm×250 mm，分辨率0.05 mm，精確度0.02 mm.

考慮到表面不平整的影響，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)分別在4個(gè)角及中心位置測(cè)試5個(gè)點(diǎn)，見(jiàn)圖8.在100個(gè)10 cm×10 cm網(wǎng)格內(nèi)選取一個(gè)相較最平整平面為基準(zhǔn)測(cè)量面，測(cè)得平均基準(zhǔn)點(diǎn)色度值L為61.58，a為7.56，b為14.91；記錄其他網(wǎng)格內(nèi)的色度測(cè)量值，對(duì)比基準(zhǔn)點(diǎn)得到不同測(cè)試網(wǎng)格內(nèi)不同點(diǎn)位的ΔL，Δa和Δb，并計(jì)算得到色差值ΔE，根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析表面不平整程度與測(cè)試色度值之間的關(guān)系.

圖8? 夯土墻體色度測(cè)量點(diǎn)

Fig 8Measurement points for the chromaticity

of rammed earth walls

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同混色土樣色度檢測(cè)

紅-黑混合土與純黑土R0B10W0、純紅土R10B0W0明度差及色度差見(jiàn)圖9.由圖9可知，隨著紅土含量占比的增加，紅-黑混合土與R10B0W0的明度差逐漸減小，與R0B10W0的明度差逐漸增大，紅土含量越高，混合土的明度越低，即混合土的透明度越差，混合土的明度差曲線的間距為純黑土R0B10W0、純紅土R10B0W0的明度之差.隨著紅土含量的增加，紅-黑混合土與R10B0W0的總色差逐漸減小，與R0B10W0的總色差逐漸增大;紅土含量較少時(shí)，混合土的色度差曲線斜率較大，表明少量紅土對(duì)紅-黑混合土色度影響較大;隨著紅土含量的繼續(xù)增加，混合土的色度差曲線近似為一條直線，與紅土含量以正比例關(guān)系發(fā)生變化.

紅-白混合土明度和色度與純紅土R10B0W0、純白土R0B0W10的明度差及色度差見(jiàn)圖10.由圖10可知，隨著紅土含量的增加，紅-白混合土與R10B0W0的明度差減小，與R0B0W10的明度差逐漸增大，明度差曲線近似為直線，但隨著紅土含量的增加，紅白混合土的明度在持續(xù)降低.紅-白混合土與R10B0W0的色度差與紅土含量呈負(fù)相關(guān)，與R0B0W10的色度差呈正相關(guān)，色差曲線均以線性關(guān)系發(fā)生變化.

黑-白混合土明度和色度與純黑土R0B10W0、純白土R0B0W10明度差、色度差見(jiàn)圖11.由圖11可知，黑-白混合土與R0B10W0的明度差隨黑土含量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，說(shuō)明黑-白混合土的明度隨著黑土含量的增加在減小.黑-白混合土與R0B0W10明度差變化隨著黑土含量增加與黑白混合土與原黑土明度差變化趨勢(shì)一致.隨著黑土含量的增加，黑-白混合土與R0B10W0色度差呈負(fù)相關(guān)，與原白土色度差呈正相關(guān)，即隨著黑土含量的增大，黑白混合土與原黑土顏色變化越接近，與原白土顏色變化越明顯.

在色域空間里，顏色越黑明度越低，顏色越白明度越高，結(jié)合圖9-11可知，混合土中，同等比例摻雜純土對(duì)土體顏色改變的影響為：黑土>紅土>白土.混合少量明度低的土體能引起較大的土體色差，即明度低的土體對(duì)土體顏色變化的貢獻(xiàn)值更大.

2.2? 土遺址支頂加固色差閾值

選取經(jīng)驗(yàn)豐富的現(xiàn)場(chǎng)施工人員和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)人員，對(duì)3種不同顏色比例混合土所制備試塊的顏色進(jìn)行比對(duì)（圖12）.將比對(duì)結(jié)果與色度儀測(cè)量得到色差值對(duì)應(yīng)，得到夯筑支頂加固色差閾值.選擇純紅土R10B0W0與紅-黑混合土試樣R9B1W0，R8B2W0，R7B3W0，R6B4W0，R5B5W0，R4B6W0，R3B7W0，R2B8W0，R1B9W0以及紅-白混合土試樣R9B0W1，R8B0W2，R7B0W3，R6B0W4，R5B0W5，R4B0W6，R3B0W7，R2B0W8，R1B0W9，綜合人為觀測(cè)可得，紅-黑混合試樣R5B5W0與R10B0W0對(duì)比有明顯的色差，在紅-黑混合試樣中，當(dāng)紅土所占比例小于6時(shí)，人為觀察色差越明顯，由圖9可知，R6B4W0與R10B0W0的色差值為3.62.綜合人為觀測(cè)可得，紅-白混合試樣R6B0W4與R10B0W0對(duì)比有明顯的色差，在紅-白混合試樣中，當(dāng)紅土所占比例小于7時(shí)，人為觀察色差越明顯，由圖10可知，R7B0W3與R10B0W0的色差值為3.97.

同理選擇純黑土R0B10W0與黑-紅混合土試樣R1B9W0，R2B8W0，R3B7W0，R4B6W0，R5B5W0，R6B4W0，R7B3W0，R8B2W0，R9B1W0以及黑-白混合土試樣R0B9W1，R0B8W2，R0B7W3，R0B6W4，R0B5W5，R0B4W6，R0B3W7，R0B2W8，R0B1W9，綜合人為觀測(cè)可得，紅-黑混合試樣R3B7W0與R0B10W0對(duì)比有明顯的色差，在黑-紅混合土試樣中，當(dāng)黑土所占比例小于8時(shí)，人為觀察色差越明顯，由圖9可知，R2B8W0與R0B10W0的色差值為3.89.綜合人為觀測(cè)可得，黑-白混合試樣R0B0W10與R0B10W0對(duì)比有明顯的色差，在黑-白混合試樣中，當(dāng)黑土所占比例小于1時(shí)，人為觀察色差越明顯，由圖11可知，R0B1W9與

R0B10W0的色差值為3.67.同理可得人為觀察黑-白混合土R0B9W1與純白土R0B0W10有明顯的色差.由圖11可知，R0B8W2與R0B0W10的色差值為4.08.人為觀察紅-白混合土R3B0W7與純白土R0B0W10有明顯的色差，由圖10可知，R2B0W8與R0B0W10的色差值為3.87.

因此，在不考慮裂隙與表面平整度的影響，人為觀測(cè)土體色差能辨識(shí)閾值為3.62～4.08.當(dāng)所測(cè)土體試塊顏色總色差小于觀測(cè)者人為觀測(cè)土體色差能辨識(shí)的閾值時(shí)，其與原土體總色差相差不大，認(rèn)為遺址土體保護(hù)加固在色差上滿足工程要求;所測(cè)土體試塊顏色總色差超過(guò)人為觀測(cè)土體色差能辨識(shí)的閾值時(shí)，認(rèn)為遺址土體保護(hù)加固在色差上不滿足工程要求.

2.3? 不同測(cè)試環(huán)境下土體色度檢測(cè)

在攝影棚暗光、室內(nèi)自然光、室外陽(yáng)光照射條件下采用色度儀測(cè)量同一試塊相同位置的色度，以攝影棚內(nèi)暗光條件下測(cè)量結(jié)果為計(jì)算色差標(biāo)樣，分別得到室內(nèi)自然光、室外亮光條件下試塊的色度差，結(jié)果見(jiàn)表5.由表5可知，上述3種條件下測(cè)得的試樣明度差分別為0.09，0.05，色度差分別為0.14，0.09，遠(yuǎn)低于人為觀測(cè)土體色差能辨識(shí)的閾值，所以光照的明暗程度對(duì)色度儀測(cè)量試樣色度的結(jié)果幾乎無(wú)影響.因此對(duì)土遺址夯筑支頂加固區(qū)域進(jìn)行色度檢測(cè)時(shí)，無(wú)論是太陽(yáng)照射還是陰雨天氣，外界光線的條件對(duì)測(cè)試結(jié)果幾乎無(wú)影響，可忽略外界光照因素對(duì)土遺址色度儀色度檢測(cè)的影響.

2.4? 不同漏光條件下色度檢測(cè)

將試樣平面挖取凹槽，分為從槽內(nèi)邊緣漏光與拉通透光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6.由表6可知，挖取不同凹槽漏光度對(duì)試塊的色差值影響極小，拉通漏光比槽內(nèi)不同凹槽邊緣漏光影響略大，與測(cè)量面挖取凹槽有直接關(guān)系，明度差對(duì)色差值的改變?yōu)橹饕蛩兀啾扔谄矫鏈y(cè)試結(jié)果ΔE均小于1，遠(yuǎn)小于人為觀測(cè)辨識(shí)色差閾值，因此，當(dāng)測(cè)試區(qū)表面因小程度凸凹不平而漏光時(shí)，幾乎不影響遺址體及支頂加固區(qū)域色度測(cè)量.

采用5 mm深度以階梯狀挖至試樣邊緣，測(cè)量不同臺(tái)階所對(duì)應(yīng)漏光時(shí)的色差值見(jiàn)表7.由表7可知，不同側(cè)面漏光程度試塊色差結(jié)果ΔE均小于0.36，因此可知側(cè)面漏光對(duì)土遺址色差測(cè)量影響甚微，在實(shí)際工程檢測(cè)中，可忽略漏光對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響.

2.5? 不同尺寸孔洞色度檢測(cè)

以未破壞平整試塊色度為計(jì)算色差標(biāo)樣，得到挖取不同深度試樣色度差曲線（圖13）.由圖13可知，挖取深度小于5 mm時(shí)，色度差曲線較為平緩且小于人為觀測(cè)辨識(shí)閾值.挖取深度大于5 mm時(shí)，色度差以斜率為1.3的趨勢(shì)急劇增大，且超過(guò)人為觀測(cè)辨識(shí)色差閾值.因此，色度儀測(cè)量時(shí)表面凹陷深度不宜超過(guò)5 mm，雖然5～10 mm范圍內(nèi)一般不會(huì)超過(guò)人為觀測(cè)能辨識(shí)的范圍，但此區(qū)域色差值直線上升.因此，確定凹陷深度為5 mm以內(nèi)時(shí)色度測(cè)量值的影響可忽略不計(jì).

由挖取不同深度色度測(cè)試結(jié)果可知，在5 mm以內(nèi)試樣色度差在人工不可識(shí)別范圍內(nèi)，所以在該基礎(chǔ)上，挖取等深度5 mm不同面積正方形凹面測(cè)試試樣色度，以未破壞平整試塊色度為計(jì)算色度差標(biāo)樣，得到試樣等深不同面積色度差曲線（圖14）.

由圖14可知，當(dāng)正方形邊長(zhǎng)小于7 mm時(shí)，色度差值變化幅度平緩且在人為觀測(cè)不可辨別范圍ΔE<4內(nèi)，當(dāng)挖取面積超過(guò)邊長(zhǎng)7 mm即挖取面積為49 mm2時(shí)，色度差趨勢(shì)急劇增大且達(dá)到并超過(guò)人為觀測(cè)能辨識(shí)色差界線.因此，在土遺址表面色度測(cè)量時(shí)，當(dāng)測(cè)量位置凹陷深度小于5 mm，且孔洞面積小于50 mm2時(shí)，不平整對(duì)色度測(cè)量結(jié)果影響較小，可達(dá)到實(shí)際指標(biāo)控制要求.

當(dāng)土體表面較為平整時(shí)，色度儀能夠準(zhǔn)確的反映出土體的色度，而當(dāng)土體表面有孔洞或起伏變化時(shí)，檢測(cè)面反射的光線無(wú)法較為完整的反饋至接收器，導(dǎo)致色度檢測(cè)準(zhǔn)確度降低，土體表面凹陷深度、孔洞面積越大，檢測(cè)準(zhǔn)確度越低.文中通過(guò)不同尺寸孔洞色度檢測(cè)，提出了人為觀測(cè)可辨識(shí)（ΔE＜4）的土體表面凹陷深度、孔洞面積臨界值.

2.6? 露天環(huán)境夯土墻體色度原位檢測(cè)

通過(guò)三維掃描、模型切片處理得到夯土墻體1 m×1 m區(qū)域深度等值線如圖15（a），其中紅色色系表示墻面土體凸出，藍(lán)色色系表示墻面土體凹進(jìn)，等值線密集處表示陡直凸出凹進(jìn)，該區(qū)域色度差空間分布如圖15（b）.由圖15（b）可知，色度差較大集中區(qū)域共約5處，①、②、③、④、⑤處ΔE最大值分別為7.09，6.8，7.5，8.7，14.85，最小值均大于4，與之相對(duì)應(yīng)的圖15（a）等深線圖中陡直凹進(jìn)5處平均深度分別為6，5，9，11，14 mm，面積均大于50 mm2，5處區(qū)域ΔE已超出人為觀測(cè)識(shí)別界限，色度差異較為明顯，其位置與等值線陡直凹進(jìn)區(qū)域重合，說(shuō)明夯土墻體表面色差受墻面孔洞等凹陷影響較大.因而，使用常規(guī)的接觸式色度儀時(shí)，土遺址的表面特征如孔洞和裂隙以及不平整度等會(huì)極大地影響色度測(cè)試評(píng)估.色度評(píng)估測(cè)試時(shí)，應(yīng)盡量避免具有嚴(yán)重孔洞和貫穿裂隙的區(qū)域.

露天環(huán)境夯土墻體色度指標(biāo)（明度差ΔL，紅度差Δa，黃度差Δb）不同區(qū)域空間分布見(jiàn)圖16.由公式（2）可知，色度差值主要取決于明度差ΔL，紅度差Δa和黃度差Δb.由圖16可知，夯土墻體表面紅度差Δa為-0.2～1，黃度差Δb為-0.45～0.95，而明度差ΔL為-11～1.因而，墻體表面孔洞導(dǎo)致其受光程度出現(xiàn)差異，孔洞尺寸越大，這種差異越大，從而出現(xiàn)較大的色度差，影響色度儀的正常檢測(cè).

3? 結(jié)論

近40年來(lái)，我國(guó)在土遺址保護(hù)材料、工藝等方面取得了一系列突出成果，然而目前也面臨著無(wú)損檢測(cè)設(shè)備及方法欠缺的問(wèn)題.色度是土遺址加固表面協(xié)調(diào)性最主要可量化檢測(cè)指標(biāo)，通過(guò)不同比例混合土試樣的色度儀器檢測(cè)及人為觀察辨識(shí)，基于不同光照環(huán)境、邊緣漏光程度及孔洞尺寸（深度、 面積）條件下的試塊色度檢測(cè)，以及露天環(huán)境夯土墻體色度原位檢測(cè)，認(rèn)為色度測(cè)試方法是土遺址保護(hù)措施協(xié)調(diào)性可量化評(píng)估的重要指標(biāo)之一，但必須在限定條件內(nèi)測(cè)試其數(shù)據(jù)可靠度更高.研究發(fā)現(xiàn)：

1）黑土明度小于白土小于紅土，不同混色土樣色度測(cè)試表明明度越低，混合少量該種土料對(duì)土體顏色變化的貢獻(xiàn)值更大.

2）人為觀測(cè)可辨識(shí)土體色差極限為3.62～4.08，當(dāng)小于該范圍時(shí)，可認(rèn)為無(wú)色度差異.土遺址保護(hù)工程實(shí)踐協(xié)調(diào)性評(píng)估色差界限為ΔE=4，色差小于臨界值時(shí)，人為觀測(cè)無(wú)法區(qū)分其色度差異，大于等于臨界值時(shí)，可以區(qū)分.

3）色度儀測(cè)試色差幾乎不受外界光照條件、是否漏光等影響，ΔE均小于1.表面平整度是影響色差的關(guān)鍵因素，測(cè)試位置凹陷深度大于5 mm、面積大于50 mm2時(shí)，色度偏差值將超出人為觀測(cè)不可辨識(shí)范圍.

4）夯土墻體表面色差受墻面孔洞等凹陷影響較大，土遺址保護(hù)工程實(shí)踐協(xié)調(diào)性評(píng)估中應(yīng)盡量避開(kāi)孔洞或裂縫區(qū)域，選擇更為平整區(qū)域測(cè)試.

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（責(zé)任編輯? 陸泉芳）