考古绘图讲义
考古绘图讲义
考古绘图徐承泰编著
绘图根据其对象及要求的不同，可以分为许多的种类，如我们大家所熟悉的机械制图、建筑设计图等等。考古绘图是其中的一种。
绘图根据其采用的投影原理的不同，可以分为透视投影图、正投影图和轴测投影图。考古绘图以正投影图为主。
二什么是考古绘图
1、什么是考古绘图
所谓考古绘图，是指具体地把制图学的原理应用于考古记录和考古研究当中，用制图学的理论和技术记录和说明考古材料，从而为进一步的研究提供较为直观的资料。其表达的对象包括田野发掘过程中出现的各种遗迹现象，资料整理后的各类遗存等。考古绘图同其它专业绘图一样，也具有物殊性及普遍性两重性。所谓特殊性，是指它的产生和终极的目的，都是为考古专业研究服务的；所谓普遍性，是指它所运用的方法和手段，具有普遍的技术性意义。
2、考古绘图的意义
考古绘图的意义在于：作为考古资料三大记录之一的考古绘图，它是对各类遗迹、遗物原貌
在形体特征及尺寸上进行准确反映的保证，其作用具有不可替代性。它与文字记录、照相记录相辅相成，构成对考古材料的完整准确的记录。因此，如果不能掌握一定考古绘图技术，所绘出的图形达不到科学记录的要求，就会影响考古记录、考古报告的科学性、完整性，更给进一步的研究工作造成困难。
三考古绘图的类别
1、按工作内容划分
A田野调查阶段：文物点（遗址、墓地等）分布图、文物点平面图（反映及位置及范围）、遗址断面堆积图、采集的遗物标本图。
B田野发掘阶段；遗址（墓地）平面图（标明发掘区位置或墓坑坑位）、发掘区总平面图、发掘区总剖面图、探方总平面图、探方分层平面图、四壁剖面图、遗迹平剖面（侧视）图、重要的遗物分布图。
C室内整理阶段：器物图、纹饰图、典型的残片图。
D报告插图：报告插图是在前述图纸的基础上，用墨线在硫酸纸上清绘后的图样，用于发表。
它们包括地理位置图、发掘区位置图、遗迹分布图、地层示意图、（典型）遗迹图、器物图、器物分期图、各种复原图等。
2、按制图原理划分
A中心投影图（透视投影图）
B平行投影图（包括正投影、斜投影）
3、按成图形式划分
A制图
B临摹
C速写
4、按测量手段划分
A全站仪测绘图
B现场手绘图
C摄影测绘图
D全息三维激光扫描测绘图
四考古绘图的基本能力要求
从事考古绘图的技术人员，应当具备五个方面的能力：
第一，熟练地掌握投影制图的原理和方法。
第二，具备基本的美术常识和技巧。
第三，了解一定的专业知识。
第四，能操纵全站仪等现代测绘仪器。
第五，了解电脑绘图的基本方法。
五考古绘图应遵循的若干基本原则
1、遵循投影制图法的原则
2、实地实物测量，现场绘图的原则
3、真实准确再现遗存原貌的原则
4、突出主体的原则
5、各分图间相互吻合的原则
6、图面整洁，要素齐全，线条均匀流畅的原则。
第二节有关考古绘图的基本常识
一绘图前的准备工作
（一）工具的准备
1．田野发掘阶段：
要准备的工具主要有：铁钎（竹签）、粗棉线、钢卷尺、皮尺、铅锤、水平尺、罗盘、绘图铅笔、橡皮、圆规、三角尺、直尺、绘图板、绘图纸。新的规程则要求配备全站仪等现代测量仪器。
2．室内阶段：
除上述相关工具外，还需游标卡尺、比例尺、
比例规、曲线板、大小直弧量尺、绘图针管笔、碳素墨水、硫酸纸、尺架等。如需做拓片，则还要准备墨、宣纸、打刷、扑子、毛笔、白芨等等。
（二）绘制的准备
仔细观察将要绘制的对象，把握其特征，并选择好最能反映其特征的角度，确定绘图的比例。
二考古绘图常用字体、线条
制图所用字体，都属工艺美术字。工艺美术字的字体种类很多，在制图上，要求既要方便书写，又要美观大方，清晰明瞭。所以我国在制图上规定所使用的汉字一律为长仿宋体字。
1、字体
几种常用的字体。
1）宋体
所谓宋体字，它是一种宋代用于雕版印刷的字体，又称古宋。其字体特点是：“字体方正，横平竖直，横细竖粗，棱角分明。”是现在运用最为广泛的一种字体。
2）仿宋体
是摹仿宋代雕版印刷字体的一种字体，在印
刷体中，它是最漂亮的一种字体，根据其字形特点，仿宋体字又可分为方仿宋和长仿宋两种字体。
A．方仿宋体：其特点是：“宋体结构，楷书笔法，字形方正，粗细一致，秀丽挺拔。”
B．长仿宋体：其基本特征与方仿宋体是一样的，唯字体作长方形。长仿宋体结合了古宋和方仿宋的特点，既保持了古宋的庄重大方，又具有方仿宋体的活泼秀丽，克服了古宋的呆板与粗细悬殊以及方仿宋体只能写小字不能写大字的缺点。显得美观大方，新颖挺秀。
3）黑体
其特点是：“横平竖直，笔划等粗，方头方尾，笔划无棱，。”
2、数字
数字的基本笔划是由直线、曲线和弧线构成的。一般而言，数字在书写时应略向右倾斜，与水平线成75度夹角。但在与汉字混合书写时，则以采用正体为宜。
3、线条
就考古绘图而言，通常使用的线条主要有实线、虚线及短斜线三种。
实线：用来表示物体看得见的轮廓线。其粗细视具体情况而定。
虚线：用来表示物体被遮挡的轮廓线，以及物体的假想复原部分的轮廓线。
短斜线：用来表示物体被剖割的实体断面部分。一般要求线条倾斜成45度角，并且间距疏密得当。
绘制这些线条，首先的要求是要整齐、流畅、粗细均匀，其次还要注意以下两点：
1）实线与实线相交、实线与虚线相交时，在相交处不能留有空隙。
2）虚线与虚线相交时，在相交处不能留有空隙。
三符号(图例)
考古绘图，除了一般通用的地图图例外，有时还要加入各种特定的符号。如：T（探方）、TG（探沟）、M（墓葬）、F（房址）、H（灰坑）、Y（窑址）、K（坑）、G（沟）、J（井）等等。此外各种专门的遗址、遗迹点也要根据不同情况予以相应的符号，并在图中加以注明。
第三节绘图原理的产生及古代中国绘图技术简况
一近代画法几何学的产生
我们今天所采用的制图学原理，来自于画法几何学。画法几何学曾经是数学的一个分支，但是由于它强烈的实用性，很快就从数学这门学科中分离了出来，完全成为了一种实践的理论。
画法几何学产生于18世纪，最初是因为军事工程而发明的，它的发明者是法国著名的数学家加斯帕德·蒙日。大约在1779年前后，蒙日在法国梅济耶尔军事学校讲授筑城术的时候，为解决工事设计而发明。这个新的发明在当时是作为军事秘密保密的，直到15年后的1794年，蒙日才被允许在巴黎师范学院公开讲授这一方法。并引起轰动，听课的包括当时的一些大数学家。
今天看来，画法几何学的原理非常简单，就是在一个平面上描画三维空间中的立体图形的方法。只需要通过短期的训练，制图员就可以很容易地制作出这些图形，而一个熟练的技术工人也可以通过这样的图形来制造相应的机械部件。因此，画法几何学的发明，不仅为我们提供了简单而准确的绘图的方法，而且由于它的发明，革新了军事工程学和机械设计，为近代的工业革命
提供了坚实的基础。有人曾经评价说，如果没有画法几何学，近代工业的发展几乎是不可能的。
二中国古代绘图技术的概况
1、量具
文献上说黄帝作尺。
现在一般认为，从实物材料来分析，尺最迟在商代已经产生。
目前考古发掘可以肯定的最早的尺，大约是1986年在甘肃天水放马滩出土的一件战国晚期木尺。
规和矩的发明，也应不迟于商代。早期的实物资料已不可考。在汉代的画像石和唐代的壁画中可以找到它们的形象。
王莽的时候还出现了相当于现代的游标卡尺。比现代游标卡尺的出现早1600余年。
2、测量技术
《墨子·法仪》：“百工为方以矩，为圆以规，直以绳，正以悬，平以水。”说明至迟到战国时期，一般的测量技术就已经具备。
3、作图理论与技术
《周髀算经》上有一段话：“凡为此图，以
丈为尺，以尺为寸，以寸为分。”《周髀算经》的成书年代在公元前一世纪左右，说明至迟在西汉的中叶，我们在作图的过程中已经懂得使用比例尺。如果参考马王堆汉墓出土的地图，则这一技术产生的年代还要前推。
至少在宋代的一些金石学著作中，对于器物图的绘制，就已能采用正投影和轴测投影的原理了。这一时间，大约比西方早了约七百年左右。此外，如果再往前追溯，甚至早在东汉时期，中国古代的艺术家们便已经会运用轴测投影的方法进行构图和组成画面内容了。
第二章投影原理
第一节投影的基本概念
一什么是投影和投影法
所谓投影，就是光线将物体投射在平面上的影子。所谓投影法，就是利用光线、物体与其投影之间存在的规律性，通过一定的假设条件，将空间形体准确地表现在平面上的方法。
二投影法的分类
根据投影中心位置及投影线与投影面相交的角度的不同，投影法可以分为两大类，即中心投影法和平行投影法。
1．中心投影法
投影线相交于一点的投影称为中心投影，这一点叫投影中心。由这一点出发的射线将空间形体表现在投影平面的方法，称之为中心投影法。根据中心投影法绘制的图形称为透视图。
中心投影法所得到的图形直观，有立体感，因此应用非常普遍。但因其绘制方法比较复杂，投影图形会因投影中心与空间形体距离、投影线
与投影平面角度的改变而发生变化，而且图中的尺寸不能直接量出，所以在制图中不被采用。
2．平行投影法
当投影中心位于无穷远时，投影线可视为互相平行，由此形成的投影称之为平行投影。射线产生的方向称为投影方向。由投影方向产生的射线将空间形体表现在投影平面上的方法称之为平行投影法。
平行投影法根据其投射线与投影平面的关系又可分为正投影和斜投影两类。
A．正投影
当诸投影线互相平行，并与投影平面垂直相交，这样得到的形体的投影称之为正投影，这种产生投影的方法称之为正投影法，也叫直角投影法。
以正投影原理绘制的投影图能够准确地表达形体的大小和形状。但是正投影图立体感差，往往需要设立几个投影面相互对照才能看懂。因此，需要有一种具有立体感的辅助图样，于是就产生了斜投影图。
B．斜投影（轴测投影）
当诸投射线互相平行，并与投影平面作倾斜
相交，这样得到的形体的投影称之为斜投影，这种方法称为斜投影法。
斜投影是使平行的投影线在通过空间的形体以后，与投影面作倾斜相交。使空间形体在投影平面上所产生的投影，其长、宽、高能同时显示出来，具有一定的立体感，并且其长、宽、高可以分别看成是三根轴，使得空间形体的长、宽、高三个方向的尺寸均可在轴上量出。因此斜投影图也叫轴测图，或称立体图。
从斜投影产生的立体投影图形得到启发，人们发现如果将空间的形体设想为非平行于投影平面的状态，而使用正投影的方式，同样也能得到空间形体的轴测投影图，用这种方法得到的投影图就被称之为正轴测图，而用斜投影法绘出的图则被称之为斜轴测图。
轴测图具有如下特点：一是轴测图具有立体感，二是形体上相互平行的线段，在轴测图上仍然平行；三是形体上沿长、宽、高三个方向的尺寸，在轴测图上可以直接量取。
表示形体长、宽、高三个向度的轴，在轴测图上叫做轴测轴；轴测轴之间的夹角叫轴间角。与轴测投影面不平行的轴，其投影长度必然缩短，
其投影长度与实长之比称为缩短系数。按实际的缩短系数作图比较麻烦，一般按简化成一定整数的缩短系数作图。
轴测投影根据轴间角及缩短系数的不同，又可分为若干种，通常常用的有正等测投影、正二测投影和斜二测投影三种。例如正等测投影，如图所示，正等测投影的X、Y、Z三轴间的夹角均为120，各轴间的缩短系数均为0.82倍，为方便起见，一般采用简化为1的缩短系数。因而，所谓等测也就是三轴用相等的缩短系数进行测量。
第二节正投影作图
透视投影图立体感强，但不能真实反映特体的形状及大小。正投影图立体感差，但能真实反映特体的形状及大小。轴测投影图既有立体感，其尺寸又可以度量，但是操作方法复杂。经过实践，考古学界约定俗成采用正投影法来进行绘图，如有需要，再辅之以轴测投影图或透视投影图。
一点线面正投影作图的基本特点
任何物体的投影，都是由点、线、面的投影构成的，所以我们要了解点、线、面的投影图的基本特征。
1．点的正投影图
对于一个投影面而言，一个点仍然是一个点；两个点在一起一般的情况下仍是两个点；若两点同在垂直于投影面的一条直线上，则其投影为一点。
2．直线的正投影图
就一个投影面而言，空间直线相对于投影面有倾斜、平行和垂直三种情形。平行直线其投影长度等于直线本身；倾斜直线其投影长度小于直线本身；垂直直线其投影长度为零。
3．平面的正投影图
在正投影中，对于一个投影面而言，当一个平面垂直于投影面时，其投影表现为一条直线；当平面平行于投影面时，投影与原图形完全一致；当平面倾斜于投影面时，其投影与原图形不完全一致，会产生变形，我们称之为“投影变形”。投影变形这一现象在考古绘图中会经常遇到。
二正投影作图的三面投影图
1．三面投影图的形成
正投影能真实反映空间形体的形状、大小及空间位置，但是，仅仅根据一个投影平面我们却无法作出相应的判断。因此，在绘制正投影图时，一般要将空间形体的投影面增加到两个或两个以上。在机械制图中常采用三个投影面，习惯上称之为“三视图”。在如图所示的图形中，我们把H面称之为水平投影面，V面称之为正立投影面，W面称之为侧立投影面。
就考古绘图而言，我们一般并不规定一定要几个面，而是根据实际情况进行设定。
2．三面投影图的投影关系
从形体三面投影图的形成及其展开过程中可以看出，三面投影图之间既有区别又有联系。正立投影图、水平投影图同时反映形体长度，而且在展开图上是左右对齐的，简称长对正：正立投影图与侧立投影图同时反映形体高度，而且在展开图上是上下对齐的，简称高平齐：水平投影图与侧立面投影图同时反映形体的宽度，而且是相等的，简称宽相等。因此，形体三面投影图的投影关系可以归结为“长对正、高平齐、宽相等”，简称“三等关系”。