我国工程图学的历史演变和未来发展研究

毛文颜

摘要： 我国工程图学经历了几千年的发展，从手工绘图到计算机成图，从二维图纸到三维模型，工程图学经历了丰富的演变，也为社会发展做出了很大贡献，同时也提出了挑战。

关键词： 我国工程图学历史演变未来发展

1.我国工程图学的历史演变

语言、文字和图形是人们进行交流的主要方式，在工程界，为准确表达一个物体的形状，主要工具就是图形。在工程技术中为了正确表示出机器、设备的形状、大小、规格和材料等内容，通常将物体按一定的投影方法和技术规定表达在图纸上，这种根据正投影原理、标准或有关规定，表示工程对象并有必要的技术说明的图就称图样。工程图样是人们表达设计的对象，生产者依据图样了解设计要求并组织、制造产品。因此，工程图样常被称为工程界的技术语言。

1.1我国古代工程图学的演变

图形的历史由来已久，原始人在洞穴的石壁上刻画的就是最早的图形。考古发现早在4600多年前就出现了可以称为工程图样的图形，即刻在古尔迪亚泥板上的一张神庙地图。我国春秋时代的技术著作《周礼·考工记》中记载了规矩、绳墨、悬垂等绘图测量工具的运用情况。古代数学名著《周髀算经》对直角三角形三条边的内在性质已经有较深刻的认识。湖南长沙马王堆出土的一份地图显示，在当时（约公元前168年）测量工具比较简陋的情况下，中国的地图就已经绘制得十分精美。

1977年冬，在河北省平山县发掘战国中山王墓时，出土了大批青铜器，其中有一块长94cm、宽48cm、厚约1cm的铜板。板上镶嵌金银线，表示国王、两位王后、两位夫人的坟墓和相应享堂的位置和尺寸。经修整可以看出，这是一幅酷似现代用正投影法画出的建筑规划平面图。该图上南下北，图中两粗线长方形表示围墙，靠内围墙筑有四间储存礼器的“宫”，两围墙的南墙各开一门；用细线围成的扁凸字形，表示堆土而成的高台的坡脚线；五座正方形享堂（三大两小）对称地排列于高台上。从镶嵌的439个文字可知建筑物的名称、大小，并知该图是按1∶500绘制成图后，经国王核准，复制在铜板上的。专家考证，这块铜板制成于公元前四世纪，并曾据以施工，在世界范围内实属罕见的古代图样遗物。它有力地证明，早在两千多年前我国就已经能在施工之前进行设计和绘制图样。

北宋李诫编著的《营造法式》于崇宁二年（公元1103年）刊行全国并流传至今。《营造法式》主要分为5个主要部分，即释名、制度、功限、料例和图样共34卷，前面还有“看样”和“目录”各1卷，一共是36卷。其中图样6卷，计图1000余幅。图样这一名称从此确定下来。该书中的图形有彩画作的房屋的平面图、立面图、断面图、构件详图，各种雕饰与彩画图案和当时的测量工具、石作、大木作、小木作、雕木作等。其中有的图是用正投影法画出的。如斗拱（彩图）是用正面投影和水平投影来表示的，投影图的配置相当于第一角投影；单色图所示的斗拱使用斜轴测图来表示的。所有这些，充分反映了近千年前中国工程制图技术的先进和高超。

1.2我国近代工程图学的演变

18世纪末，法国人加斯帕尔·蒙日创立了画法几何学。我国系统地介绍蒙日《画法几何学》体系理论和方法的是时任厦门大学校长的萨本栋先生编译的《画法几何学》（1923年6月商务印书馆初版）。著名教育家、清末翰林蔡元培先生为萨本栋编译的《画法几何学》写序如下：萨君本栋，勤敏好学。课余译安顿利氏及亚斯利氏之《画法几何学》一书，文笔条达，义理显豁，虽未照原文全译，然删繁避晦，颇便初学。学者由是熟加研究，将见科学上、工程上之各种物体，表现于纵面、横面、侧面或截面等，已能纤悉无遗，而泰西之学术工艺，或藉以广传于中土，是亦吾剤之所乐为介绍者也。中华人民国九年十一月一日蔡元培。（注：安顿利时为美国Tufts学院图学教授，亚斯利时为美国东北大学制图教授）。

1959我国颁布首部国标《技术制图与机械制图》，以后不断进行修订。

1.3我国现代工程图学的发展现状

传统的工程图学学科以蒙日画法几何的投影理论为基础，以直尺、圆规、图板为工具，以黑板、挂图、模型为媒介，至今已有两百多年的历史，在培养学生形象思维能力和促进工业化进程等诸多方面发挥了重要作用。

近代随着计算机技术的发展，计算机绘图（Computer Graphics）和CAD计算机辅助设计（Computer Aided Design）技术在世界工业的发展中影响越来越深远，尤其是近十年来基于计算机的三维设计迅猛发展，设计从三维入手，直接产生三维实体，然后赋予各种属性（如材料、力学特性等），再赋予加工信息，直接到数控的车间加工，改变了二维图形的使用。同时计算机虚拟现实（Virtual Reality）技术集成计算机网络技术，带来了工程图学学科的内容和理论体系的变革。现代的工程图学的理论基础包括传统的几何理论和计算机理论，应用领域主要有：专业制图及其标准、图学理论与方法、工业设计、产品信息建模（特征建模、参数化设计、图形输入识别）、科学计算可视化、计算机仿真、虚拟现实、图形和图像识别，等等。现代工程图学使用的计算机软件主要有Autodesk CAD、3dmax、Sketch up、Photoshop、AutodeskRevit等。现代的工程图学与工业设计和计算机技术的结合越来越密切，应用领域更宽更广。

2.我国工程图学未来发展研究

随着各种计算机制图软件的发展和更新，现代的设计、制图工作越来越方便，大大节省了人力、物力和脑力。在享受计算机成图技术带来诸多方便的同时，Autodesk Revit等三维模型软件的出现也冲击了我们的工作和生活，我们不得不为工程图学的未来发展和现有的社会职业、分工做出思考。

Autodesk Revit软件专为http：//baike.baidu.com/view/1788980.htm建筑信息模型而构建（BIM）。BIM是以从设计、施工到运营的协调、可靠的项目信息为基础而构建的集成流程。通过采用BIM，建筑公司可以在整个流程中使用一致的信息来设计和绘制创新项目，并且还可以通过精确实现建筑外观的可视化来支持更好地沟通，模拟真实性能以便让项目各方了解成本、工期与环境影响。BIM支持建筑师在施工前更好地预测竣工后的建筑，使他们在如今日益复杂的商业环境中保持竞争优势。BIM能够帮助建筑师减少错误和浪费，以此提高利润和客户满意度，进而创建可持续性更高的精确设计。BIM能够优化团队协作，其支持建筑师与工程师、承包商、建造人员与业主更加清晰、可靠地沟通设计意图。

Autodesk Revit软件把建设者、设计师、施工方、管理者联系起来，大大简化了各个环节的工作，也对某些社会职业提出了强烈的挑战。比如效果图制作公司，现在有不少公司以制作三维效果图为生，使用Autodesk Revit软件可以轻松地制作出效果图，以后效果图公司和员工将何去何从？另外，工程造价人员的工作也受到很大的冲击，这些都是需要我们好好考虑的问题。

3.结语

我国工程图学经历了几千年的发展留下了大量宝贵的资料和财富，现代计算机成图技术的出现与发展大大推动了工程图学的发展与进步，同时也对某些社会职业提出了严峻的挑战，我们要冷静分析，提前预测，使计算机成图技术为我们的生活服务，使工程图学发展得越来越完备。

参考文献：

［1］蒙日［法］，廖先庚译.蒙日画法几何学湖南：湖南科技出版社，1984.8：3-8.

［2］戴立玲，卢章平，袁浩.图学基础教程北京：机械工业出版社，2008.1：3-7.

［3］林大钧.实验工程制图北京：化学工业出版社，2009.8：3-9.