毛文顏

摘要： 我國工程圖學(xué)經(jīng)歷了幾千年的發(fā)展，從手工繪圖到計(jì)算機(jī)成圖，從二維圖紙到三維模型，工程圖學(xué)經(jīng)歷了豐富的演變，也為社會(huì)發(fā)展做出了很大貢獻(xiàn)，同時(shí)也提出了挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞： 我國工程圖學(xué)歷史演變未來發(fā)展

1.我國工程圖學(xué)的歷史演變

語言、文字和圖形是人們進(jìn)行交流的主要方式，在工程界，為準(zhǔn)確表達(dá)一個(gè)物體的形狀，主要工具就是圖形。在工程技術(shù)中為了正確表示出機(jī)器、設(shè)備的形狀、大小、規(guī)格和材料等內(nèi)容，通常將物體按一定的投影方法和技術(shù)規(guī)定表達(dá)在圖紙上，這種根據(jù)正投影原理、標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)規(guī)定，表示工程對象并有必要的技術(shù)說明的圖就稱圖樣。工程圖樣是人們表達(dá)設(shè)計(jì)的對象，生產(chǎn)者依據(jù)圖樣了解設(shè)計(jì)要求并組織、制造產(chǎn)品。因此，工程圖樣常被稱為工程界的技術(shù)語言。

1.1我國古代工程圖學(xué)的演變

圖形的歷史由來已久，原始人在洞穴的石壁上刻畫的就是最早的圖形?？脊虐l(fā)現(xiàn)早在4600多年前就出現(xiàn)了可以稱為工程圖樣的圖形，即刻在古爾迪亞泥板上的一張神廟地圖。我國春秋時(shí)代的技術(shù)著作《周禮·考工記》中記載了規(guī)矩、繩墨、懸垂等繪圖測量工具的運(yùn)用情況。古代數(shù)學(xué)名著《周髀算經(jīng)》對直角三角形三條邊的內(nèi)在性質(zhì)已經(jīng)有較深刻的認(rèn)識。湖南長沙馬王堆出土的一份地圖顯示，在當(dāng)時(shí)（約公元前168年）測量工具比較簡陋的情況下，中國的地圖就已經(jīng)繪制得十分精美。

1977年冬，在河北省平山縣發(fā)掘戰(zhàn)國中山王墓時(shí)，出土了大批青銅器，其中有一塊長94cm、寬48cm、厚約1cm的銅板。板上鑲嵌金銀線，表示國王、兩位王后、兩位夫人的墳?zāi)购拖鄳?yīng)享堂的位置和尺寸。經(jīng)修整可以看出，這是一幅酷似現(xiàn)代用正投影法畫出的建筑規(guī)劃平面圖。該圖上南下北，圖中兩粗線長方形表示圍墻，靠內(nèi)圍墻筑有四間儲(chǔ)存禮器的“宮”，兩圍墻的南墻各開一門；用細(xì)線圍成的扁凸字形，表示堆土而成的高臺的坡腳線；五座正方形享堂（三大兩小）對稱地排列于高臺上。從鑲嵌的439個(gè)文字可知建筑物的名稱、大小，并知該圖是按1∶500繪制成圖后，經(jīng)國王核準(zhǔn)，復(fù)制在銅板上的。專家考證，這塊銅板制成于公元前四世紀(jì)，并曾據(jù)以施工，在世界范圍內(nèi)實(shí)屬罕見的古代圖樣遺物。它有力地證明，早在兩千多年前我國就已經(jīng)能在施工之前進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制圖樣。

北宋李誡編著的《營造法式》于崇寧二年（公元1103年）刊行全國并流傳至今?！稜I造法式》主要分為5個(gè)主要部分，即釋名、制度、功限、料例和圖樣共34卷，前面還有“看樣”和“目錄”各1卷，一共是36卷。其中圖樣6卷，計(jì)圖1000余幅。圖樣這一名稱從此確定下來。該書中的圖形有彩畫作的房屋的平面圖、立面圖、斷面圖、構(gòu)件詳圖，各種雕飾與彩畫圖案和當(dāng)時(shí)的測量工具、石作、大木作、小木作、雕木作等。其中有的圖是用正投影法畫出的。如斗拱（彩圖）是用正面投影和水平投影來表示的，投影圖的配置相當(dāng)于第一角投影；單色圖所示的斗拱使用斜軸測圖來表示的。所有這些，充分反映了近千年前中國工程制圖技術(shù)的先進(jìn)和高超。

1.2我國近代工程圖學(xué)的演變

18世紀(jì)末，法國人加斯帕爾·蒙日創(chuàng)立了畫法幾何學(xué)。我國系統(tǒng)地介紹蒙日《畫法幾何學(xué)》體系理論和方法的是時(shí)任廈門大學(xué)校長的薩本棟先生編譯的《畫法幾何學(xué)》（1923年6月商務(wù)印書館初版）。著名教育家、清末翰林蔡元培先生為薩本棟編譯的《畫法幾何學(xué)》寫序如下：薩君本棟，勤敏好學(xué)。課余譯安頓利氏及亞斯利氏之《畫法幾何學(xué)》一書，文筆條達(dá)，義理顯豁，雖未照原文全譯，然刪繁避晦，頗便初學(xué)。學(xué)者由是熟加研究，將見科學(xué)上、工程上之各種物體，表現(xiàn)于縱面、橫面、側(cè)面或截面等，已能纖悉無遺，而泰西之學(xué)術(shù)工藝，或藉以廣傳于中土，是亦吾剤之所樂為介紹者也。中華人民國九年十一月一日蔡元培。（注：安頓利時(shí)為美國Tufts學(xué)院圖學(xué)教授，亞斯利時(shí)為美國東北大學(xué)制圖教授）。

1959我國頒布首部國標(biāo)《技術(shù)制圖與機(jī)械制圖》，以后不斷進(jìn)行修訂。

1.3我國現(xiàn)代工程圖學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的工程圖學(xué)學(xué)科以蒙日畫法幾何的投影理論為基礎(chǔ)，以直尺、圓規(guī)、圖板為工具，以黑板、掛圖、模型為媒介，至今已有兩百多年的歷史，在培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力和促進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程等諸多方面發(fā)揮了重要作用。

近代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)繪圖（Computer Graphics）和CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design）技術(shù)在世界工業(yè)的發(fā)展中影響越來越深遠(yuǎn)，尤其是近十年來基于計(jì)算機(jī)的三維設(shè)計(jì)迅猛發(fā)展，設(shè)計(jì)從三維入手，直接產(chǎn)生三維實(shí)體，然后賦予各種屬性（如材料、力學(xué)特性等），再賦予加工信息，直接到數(shù)控的車間加工，改變了二維圖形的使用。同時(shí)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）技術(shù)集成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，帶來了工程圖學(xué)學(xué)科的內(nèi)容和理論體系的變革?，F(xiàn)代的工程圖學(xué)的理論基礎(chǔ)包括傳統(tǒng)的幾何理論和計(jì)算機(jī)理論，應(yīng)用領(lǐng)域主要有：專業(yè)制圖及其標(biāo)準(zhǔn)、圖學(xué)理論與方法、工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品信息建模（特征建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、圖形輸入識別）、科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、圖形和圖像識別，等等?，F(xiàn)代工程圖學(xué)使用的計(jì)算機(jī)軟件主要有Autodesk CAD、3dmax、Sketch up、Photoshop、AutodeskRevit等?，F(xiàn)代的工程圖學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合越來越密切，應(yīng)用領(lǐng)域更寬更廣。

2.我國工程圖學(xué)未來發(fā)展研究

隨著各種計(jì)算機(jī)制圖軟件的發(fā)展和更新，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)、制圖工作越來越方便，大大節(jié)省了人力、物力和腦力。在享受計(jì)算機(jī)成圖技術(shù)帶來諸多方便的同時(shí)，Autodesk Revit等三維模型軟件的出現(xiàn)也沖擊了我們的工作和生活，我們不得不為工程圖學(xué)的未來發(fā)展和現(xiàn)有的社會(huì)職業(yè)、分工做出思考。

Autodesk Revit軟件專為http：//baike.baidu.com/view/1788980.htm建筑信息模型而構(gòu)建（BIM）。BIM是以從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營的協(xié)調(diào)、可靠的項(xiàng)目信息為基礎(chǔ)而構(gòu)建的集成流程。通過采用BIM，建筑公司可以在整個(gè)流程中使用一致的信息來設(shè)計(jì)和繪制創(chuàng)新項(xiàng)目，并且還可以通過精確實(shí)現(xiàn)建筑外觀的可視化來支持更好地溝通，模擬真實(shí)性能以便讓項(xiàng)目各方了解成本、工期與環(huán)境影響。BIM支持建筑師在施工前更好地預(yù)測竣工后的建筑，使他們在如今日益復(fù)雜的商業(yè)環(huán)境中保持競爭優(yōu)勢。BIM能夠幫助建筑師減少錯(cuò)誤和浪費(fèi)，以此提高利潤和客戶滿意度，進(jìn)而創(chuàng)建可持續(xù)性更高的精確設(shè)計(jì)。BIM能夠優(yōu)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作，其支持建筑師與工程師、承包商、建造人員與業(yè)主更加清晰、可靠地溝通設(shè)計(jì)意圖。

Autodesk Revit軟件把建設(shè)者、設(shè)計(jì)師、施工方、管理者聯(lián)系起來，大大簡化了各個(gè)環(huán)節(jié)的工作，也對某些社會(huì)職業(yè)提出了強(qiáng)烈的挑戰(zhàn)。比如效果圖制作公司，現(xiàn)在有不少公司以制作三維效果圖為生，使用Autodesk Revit軟件可以輕松地制作出效果圖，以后效果圖公司和員工將何去何從？另外，工程造價(jià)人員的工作也受到很大的沖擊，這些都是需要我們好好考慮的問題。

3.結(jié)語

我國工程圖學(xué)經(jīng)歷了幾千年的發(fā)展留下了大量寶貴的資料和財(cái)富，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)成圖技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展大大推動(dòng)了工程圖學(xué)的發(fā)展與進(jìn)步，同時(shí)也對某些社會(huì)職業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，我們要冷靜分析，提前預(yù)測，使計(jì)算機(jī)成圖技術(shù)為我們的生活服務(wù)，使工程圖學(xué)發(fā)展得越來越完備。

參考文獻(xiàn)：

［1］蒙日［法］，廖先庚譯.蒙日畫法幾何學(xué)湖南：湖南科技出版社，1984.8：3-8.

［2］戴立玲，盧章平，袁浩.圖學(xué)基礎(chǔ)教程北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1：3-7.

［3］林大鈞.實(shí)驗(yàn)工程制圖北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.8：3-9.