刘易伦¹　范周伦²　李昭宇²　刘红立²　刘亚蒙²；（1.北京市文物建筑保护设计所，北京 100050；2.北京城市学院文化遗产学院 石窟石刻文物保护研究中心，北京 101309）

石质文物作为文化传承的重要载体，具有悠久的历史，是古人记载史实、歌颂功德的重要载体。石质文物常伴随风化等严重病害问题，导致石质文物出现极大变化，其变化多发生在文物尺寸数据减少、表面纹饰模糊等方面。目前，对不同文物可采用多种病害图绘制方法，文物工作者们不只在绘图纸上完成该工作，馆藏文物修复中常应用PS软件绘制病害图，张宏英等对应用PS软件绘制病害图的流程进行了相应描述①，贾荣贺对一枚铁马蹬病害图采用PS软件进行绘制②。笔者对石质文物进行病害图设计时，发现针对石质文物测绘常采用三种方式：第一种为皮尺测量、画板拟定草稿，再将草稿导入电脑CAD软件，完成病害图的绘制制作，此类方法与诸多古建筑绘图方法相似；第二种为通过相机拍摄文物实景，结合文物历史信息开展勾线与标注，完成病害图绘制；第三种是先用相机拍摄文物局部细节，经多张照片拼接还原整体样貌后，在画板拟定草稿，最终借助CAD软件完成电脑手绘式病害图制作③。上述三种方法对于文物尺寸具体的准确性缺乏考证，在工作中易出现文物尺寸与现有尺寸不一，导致文物病害面积与实际面积不相同；文物拍摄角度并非真正的正射影，进而导致文物线条长度不准，文物形貌发生变化。以上都会导致文物保护修复设计中出现较严重问题。本文拟采用CAD软件绘图与三维扫描技术相结合的方式，通过三维扫描技术精准测量石质文物尺寸，以扫描过程中呈现的正射影作为绘制背景，运用CAD软件绘制石质文物病害图。

在既往关于CAD软件的应用研究中，张宏英等研究主要是PS软件内的二次开发，通过记录人员的简单文字描述、草图描述和照片拍摄后，进行报告整理，病害的多少直接影响到检测人员编制报告的工作量。因在CAD软件中手工绘制病害图过于庞杂，需要花费大量的时间，所以需要对其进行更新优化④。以往三维扫描技术运用研究中，已印证三维扫描技术应用的优异，在总趋势方面，McGibbon对其进行了系列性的讨论⑤；在方法应用探讨中，Štroner,M等人对于其扫描的精准性与应用进行了相关探索⑥；在国内研究中，对考古中的骨骼提取便采用了三维扫描技术，使提取的文物数据更加精准⑦。此外，针对石窟寺的研究也存在诸多案例。吕文旭等研究对敦煌莫高窟275窟主尊彩塑文物进行了三维扫描，并在文中描述相应步骤，印证了三维扫描技术对文物数据提取的可行性，并可辅助文物绘图⑧。徐博凯研究撰写了彩绘泥塑类文物使用CAD软件绘制病害图的相应流程，描述了采用此种方法的大致步骤，但并未描述相关文物应用⑨。

1　工具及参数

1.1　扫描工具

三维扫描使用的工具和具体用途见表1，通过运用表1所列仪器结合气压式伸缩云台三维扫描仪，扫描石质文物表面，获取点云数据，为后续正射影图像提供依据。

1.2　绘图工具及参数

针对绘图采用软件为AutoCAD 2024，外加T20天正建筑V9.0。参数中线条粗细统一使用2.11毫米，对文物整体描线使用90号色号。病害图标中浅表性裂隙使用2.11毫米的曲线，使用红色色号。表面溶蚀使用90号色号，填充图案比例为30。表面粉化剥落使用242号、103号、34号色号，填充图案比例为35。表面泛盐使用54号色号，填充图案比例为250。水泥修补使用青色色号，填充图案比例为20。局部缺失使用蓝色色号，填充图案比例为20。微生物病害使用75号色号，填充图案比例为200。表层片状剥落使用17号色号，填充图案比例为30。水锈结壳使用140号色号，填充图案比例为20。

2　步骤

2.1　扫描及石质文物拍摄步骤

本研究采用多源数据融合的数字化采集方法，通过整合手持式三维扫描仪、架站式三维扫描仪、气压式伸缩云台三维扫描仪、数码相机近景摄影测量、无人机贴近摄影等多种技术手段，构建了完整的文物数字化工作流程。具体实施过程如下：首先，运用高精度激光扫描仪对石质文物整体进行基础数据采集，获取石质文物表面完整的三维点云数据；其次，针对石质文物细部特征，采用微距摄影测量技术进行精细化数据补充，同步开展多角度倾斜摄影和参考图拍摄工作，确保纹理信息的完整性和准确性；再次，在完成原始数据采集后，通过专业软件进行三维模型重建与纹理映射处理，实现几何信息与纹理信息的精确匹配；最后，建立严格的质量控制体系，对数字化成果进行多维度检查验证，发现问题立即启动数据更新机制，确保最终输出的数字化成果达到文物保护与研究的要求标准。

2.2　绘图步骤

1）插入背景图并调整比例：点击顶部菜单栏中的“插入”选项，在弹出的二级菜单中，选择“附着”功能，接着在文件浏览器中找到并选中需要导入的背景图像，后续点击“确认”按钮后，在画布任意位置单击鼠标左键，此时系统将弹出“指定缩放比例因子（1）”对话框，可根据实际需要修改默认比例数值，通过鼠标滚轮调整画布显示比例至合适大小。

2）背景处理：使用图像处理工具去除图片的外部背景，确保保留石质文物主体的完整轮廓。

3）创建描线图层：点击菜单栏中的“默认选项”，选择二级菜单中的“图层特性”功能，在工具栏空白处右键单击，从上下文菜单中选择“新建图层”，将新图层命名为“描线”，双击该图层的“状态”栏激活图层，最后返回一级菜单完成设置。

4）文物轮廓描边：在默认选项的二级菜单中点击“绘图”工具，选择“样条曲线控制点”功能，接着沿着石质文物边缘精确描边，确保描线完整闭合。

5）创建病害图层：重复步骤 3）的图层创建流程，将新图层命名为“病害—类型”，如“病害—表面积尘”，确保该图层处于激活状态。

6）病害标注与填充：根据实际勘察情况绘制文物病害区域，在命令行输入“poche”指令，从图库中选择合适的花纹样式和颜色，调整填充图案的比例参数，确保填充效果清晰可见且不影响原图识别。

7）导出T20天正建筑V9.0：保存当前绘图文件，将其导入T20天正建筑V9.0，调整图像透明度至合适数值，输入指令“crtk”，选择A3标准图纸尺寸，设置适当的输出比例，通过“插入”功能调整图片位置，确保整体布局协调美观。

8）尺寸标注：输入指令“zdbz”启动标注功能，对文物整体尺寸进行标注，根据实际测量数据修改标注数值，确保所有尺寸标注准确无误。

9）图例与统计：添加文物名称标识，创建完整的图例说明，包含各类病害的图例样式，详细标注每种病害的名称，计算并标注各病害区域面积，进行病害面积统计与估算，确保所有信息排版整齐、易于识别。

注：以上操作步骤应根据实际工作需求和软件版本适当调整，在关键步骤完成后应及时保存文件，防止数据丢失。对于专业性较强的操作，如病害面积计算等，建议多次复核确保数据准确性。

3　实际应用

本研究以正阳桥疏渠记方碑（简称“方碑”）为对象，将理论知识与实践操作相结合，系统开展病害图绘制工作，操作流程如图1～图6所示。首先，图1所示是将方碑东立面、西立面二者背景图导入CAD软件中，并将图纸比例统一调整为1∶25的标准比例。其次，通过图2、图3所示步骤对背景图像进行处理，重点清除方碑身周边的冗余背景信息，确保仅保留方碑碑身主体部分。随后，进行图4、图5所示步骤，严格参照石质文物病害图示规范要求，新建病害图专用图层，并依据实际勘察结果，对方碑碑身各处的病害特征（如浅表性裂隙、孔洞状风化、表面泛盐等）进行精确勾绘，根据三维扫描数据对方碑长、宽等重点区域尺寸进行标识，直至完成整个方碑立面的病害图绘制工作（图6）。图7所示为绘制后具体效果展示图像。绘图后，方碑病害具体信息可清晰呈现，底稿的加入，使方碑病害位置更加准确；三维扫描数据的结合应用，使方碑病害面积得到了准确计算。

4　结论

本研究将三维扫描技术与CAD软件相结合，建立了石质文物病害图绘制的创新方法体系。实践表明，该集成化技术方案具有以下显著优势：首先，基于三维扫描获取的高精度点云数据，为病害标注提供了可靠的几何基准；其次，借助CAD软件强大的矢量绘图与尺寸标注功能，实现了文物表面信息的精确表达；最后，该方法通过多源数据的智能融合，在保证数据精度的前提下，有效提升了传统手工绘图的效率、精确度。这种技术融合不仅突破了传统绘图方法效率低下、精度不足的瓶颈，更为建立标准化、数字化的文物病害档案提供了可靠的技术支撑，对推动文物保护工作的科学化、信息化发展具有重要的实践价值。

注释

①张宏英，韩超.AdobePhotoshop软件在文物保护修复工作中的应用分析[J].文物鉴定与鉴赏，2019（17）：79-81.

②栗荣贺.馆藏青铜质和铁质文物病害图的绘制[J].文物鉴定与鉴赏，2020（3）：84-86.

③王莫.古建筑彩画的现状记录方法研究[J].建筑学报，2016（增刊1）：56-60.

④覃高杰，黄福伟，王靖波.AutoCAD二次开发在桥梁检测中的应用[J].重庆三峡学院学报，2012，28（3）：63-65.

⑤McGibbon,S，Abdel-Wahab,M.Emerging Digitisation Trends in Stonemasonry Practice[C]. Glasgow，UK：In Proceedings of the 13th In ternational Congress on the Deterioration and Conservation of Stone，2016.

⑥Štroner,M，Urban,R，Kremen T，et al. Accurate measurement of the riverbed model for deformation analysis using laser scanning technology[J].Geoinformatics FCE CTU， 2018，17（2）：81-92.

⑦Li J X，Li K Y，Zhao F N，et al. Three-di mensional laser scanning technology assisted investigation and extraction of human bone information in archaeological sites at shenna Ruins, China[J]. Coatings，2022，12（10）： 1507.

⑧吕文旭，段奇三.利用三维激光扫描测量数据与电脑绘图软件绘制敦煌彩塑[J].敦煌研究，2016（2）：55-59.

⑨徐博凯.AutoCAD2004在彩绘泥塑病害图绘制中的应用[J].丝绸之路，2014（22）：74-75.

发表时间：2026年

来源期刊：《文物鉴定与鉴赏》