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从样式雷平格图,探寻中国传统建筑设计的奥秘

2023-10-26 12:40| 发布者: weiwei |来自: 建筑史学

摘要: 建筑史学 2023-10-26 07:01 发表于北京图片学术使命,本真情怀更多精彩欢迎关注建筑史学欢迎投稿留言交流图片图片图片王其亨,1947年生。天津大学建筑学院建筑历史与理论研究所学科带头人,博士生导师,国家级教学名 ...

王其亨,1947年生。天津大学建筑学院建筑历史与理论研究所学科带头人,博士生导师,国家级教学名师。长期从事中国古代建筑历史及理论的教学和研究,在古建筑测绘、明清皇家陵寝与园林、古代建筑图学、清代样式雷建筑图档、传统建筑设计理论和方法、文化遗产保护实践与理论等学术领域居于国内领先地位。

从样式雷平格图

探寻中国传统建筑设计的秘密

演讲人:王其亨

演讲地点:中国科学院自然科学史研究所

演讲时间:2018年11月

我们本期讲座的主题,是关于中国传统建筑设计理念与方法。中国古代建筑是否经过设计或如何设计,这个问题曾长期困扰国内外学术界,历来众说纷纭,也导致了如今我们知道各时期建筑形式与做法的演变,却很难阐发设计程序和方法,尤其是其设计思想与理论。

1930年,万余件清代“样式雷”建筑图档入藏当时的北平图书馆等机构,相关整理和研究随即展开。近年来,随着国家自然科学基金的持续资助,相关研究逐步深入。现在学者们已经发现,清代皇家建筑作为赓续中国古代传统的重要文化遗产,它从选址、规划设计、到施工,都有缜密的运作程序;而负责皇家建筑设计两个多世纪的“样式雷”各代传人,均能十分娴熟灵活地运用丰富多彩的图学语言,包括各种富于现代意义的投影法及图层方法等,翔实表达其创作理念并指导施工,充分彰显了中国古代哲匠的非凡智慧。也正因如此,2007年清代样式雷建筑图档被联合国教科文组织(UNESCO)列入《世界记忆》名录。

在这些样式雷建筑图档中,存在着大量的平格实例,我认为,这是解开中国传统建筑设计程序、设计方法及其理念的钥匙。

下面我们就从样式雷建筑图档中的平格图入手,了解中国传统建筑设计程序和方法的秘密所在,并力图厘清它的历史渊源及发展脉络。

从数码单到格子本再到平格

古人在复杂山地上做平面、竖向设计,既要考虑地形地貌、地质资源,还需尽量减少人工干预,并兼顾景观和氛围的最优。其首要环节就是必须精准描绘地形。而“平格”方法最直观的应用方式,就是对平面尺寸的统计和把握,通过“平格”可计算相关平面面积,为选址和规划设计提供重要依据。

图1:样式雷建筑图档中的“数码单”

已有样式雷建筑图档中,存有大量的文字“数码单”(图1)。测量地形时需先用白灰从穴中(地宫棺床中心)即基址中心向四面画出方格网,方格尺寸视建筑规模而定,一般每格五丈。然后测量灰线网格上各交点的标高,穴中标高称为出平,高出的叫上平,低下的称下平;最终形成计量描述地形的文本。记录某个剖面高下的文本,叫“平子单(底)”,也就是我们看到的数码单;综汇全部高程数据的文本,叫“格子本”(图2)。

图2:样式雷建筑图档中的“格子本”

除了“平子单”“格子本”,在现存清代样式雷家藏建筑图档中,还有大量按比例绘示格网、交点处标注高程数据的画样,称“平格样”。由此可推敲建筑平面布局,或按相应高程图即“平子样”作竖向设计,便利于核算工程量和控制施工。如同治六年《南海形式[势]围长图》(图3),图上绘十丈见方的平格,通过统计“整格”与“破格”的数量,快速准确地计算清淤土方。不仅如此,作为水下工程,需选择冬季作业,在冰面上画格,然后打洞立杆测锤。这也是中国古代测量技术史中极为重要的机械化测量方法。

图3:同治六年(1867年)《现在南海形式[势]围长图》,图中满绘10丈见方格网,用于计算清淤土方

作为一种计量方法,平格不仅用于清代皇家建筑选址勘测,而且在规划设计、施工设计中也被普遍采用。如普陀峪定东陵神道碑亭内龙蝠碑的两个比较性的设计方案(图4),可清楚看到运用平格作图,以不同的数字比来推敲龙蝠碑侧立面比例的过程。

图4:普陀峪定东陵神道碑亭龙蝠碑立样

此方法不仅适用于单体设计乃至细部设计,对大规模建筑组群关系的完善也起到直接的推动作用。如国家图书馆收藏的清乾隆四十九年(公元1784年)《圆明园内围河道地盘全图》覆盖百尺平格(图5),依靠平格尺度结合传统风水理论的“形势”说法,可以直观地把握各建筑群之间的视距关系及空间尺度,使空间围合获得完整的效果,富于人情味和亲切感。

图5:乾隆四十九年(1784年)《圆明园内围河道地盘全图》,图中满绘10丈见方格网

平格的丰富含义

在众多样式雷图档中,在相同的实质内容和图学表达形式下,“平格”曾有多种叫法,例如:抄平格子,抄平格子样,抄平格子尺寸样;抄平子格子样,平子格子,平子格,平格子;抄平格图;抄平尺寸方格样等。

比较而言,以“平格”叫法最为概括,其中包括“平”和“格”两个最本质的要素。

平格的本质含义,第一是“平”。在样式雷图档中,特指水平、抄平或抄水平、抄平子,就是用水平即水准仪勘测地形高差:确定一个水平面,据以测量相关控制点的高下尺寸。其实质,就是地表高程测量。这项工作,实际是以水平投影为正方形的格网即所谓“格”为基础,逐一测量并记录落实到地表上的网格线各个交点的高程。

在样式雷图档中,格,就是打方格,也叫打格子、格方。包括:在地表上按一定的水平投影尺寸(常用五丈,或十丈、二十丈),用白灰画出正方形格网,这一工作也叫“灰线”。然后,逐一测量并记录格网各交点的高程;在图纸上按一定的比例尺画出对应的正方形格网,记录格网各交点高程测量数据,并据此进行建筑规划设计。

样式雷建筑图档中的“平格”样或“平格”图,在选址勘测、规划布局、建筑设计以及施工等环节,曾得到非常广泛的运用。一是用作建筑选址时地形的计量勘测,竟完全契合当代数字地面高程模型(DEM)的核心理念;二是用于建筑规划设计尤其是组群布局,融汇了传统风水的“形势”说,类同当代日本学者芦原义信针对建筑外部空间设计提出的“外部模数理论”,但比之更完备的是平格还用于竖向设计;三是用于施工设计,相当现代地形图或DEM,可以便利于核算工程量及控制施工。这样精审的模数网方法,显然比世界史上已知的所有传统模数设计方法更深刻、更完备也更先进。

平格的运作实例

清代皇家建筑尤其是陵寝的设计事务,通常始自选址。当时,样式房匠人即供役相关工程设计的建筑师,要随有关官员和风水师等人一并赴现场勘察风水,统筹生态、景观及工程地质、环境容量等要素,确定基址并展开相应的规划设计。

在选址中,需要十分注重建筑人文美与山水自然美的有机结合。例如清朝咸丰皇帝的定陵,其基址(穴位或明堂)以及中轴线(山向),经过全面详缜地权衡底景、对景等各方面景观因素,才能最终优化确定。

在选址并酌拟设计方案时,要进行“抄平子”即地形测量,如前面所讲,从穴中向四面画出经纬方格网,方格尺度视建筑规模而定;然后测量网格各交点的标高,最终形成定量描述地形的“平格”。由此可推敲建筑平面布局或按相应高程“平子样”做竖向设计。

比如,慈安、慈禧太后的定东陵在选址规划、设计和施工就运用平格方法。陵寝所在地的自然地形中间是深达六米的冲沟。设计人员经过一次次精确地勘测以及局部测量,形成平格图。在此基础上做组群布局,经多次调整,最终确定平面及竖向的设计方案。在最后的方案中,我们可以看到,中间的沟壑作为泄洪的马槽沟,两边也利用天然冲沟的设计,减慢流速,既将地面工程量减到最小,同时兼顾景观。然后基于精准的地形数据和此基础上完成的设计方案,制作成“烫样”,也就是建筑模型,包括呈现组群布局的“全分样”(图6),以及呈现每个单体设计的“个样”,待皇帝审阅批准后就可以进入施工程序。

图6:普祥峪普陀峪“全分烫样”

平格的源流

古代相关文献的记载和实物遗存表明,清代样式雷建筑图档中采用的平格方法有着深厚的历史渊源,也曾影响了日本、韩国的传统建筑文化。其中,还涉及中国古代数学、计量学、制图学的发展脉络。

1. 中国早期计里画方实例

中国古代就有“计里画方”的传统,实质就是“按照一定比例画方”的方格网制图方法。比如现存的北宋《禹迹图》,就是按此方法绘制而成。

关于宋代“画方”的运用在文献中也多有记载。如《宋史·艺文志》中《九州格子图》一卷,《玄象隔子图》一卷。《续资治通鉴长编》也有“司天监丞邢中和上所藏《古今天文格子图》”的信息。而录入《永乐大典》的金代《大汉原陵秘葬经》用“格子图”表述墓葬选址规划中有关方位及尺度权衡的规则,就是格子图用于规划设计的较早例证了。

2. 中国方格图法在其他国家的影响及流传

日本现存的一批公元8世纪古地图和建筑规划设计图,正是采用我国的“方格图法”绘制而成,表明这种图学方法的实际运用,至少可追溯到相当于我国唐代的历史时段。

比如日本奈良东大寺正仓院藏有8世纪的田图20种,最早绘制于公元751年,最晚则在公元767年。表示条里的方格(每方一町)中记有坪的编号和东大寺所有的土地面积。我们可以看到,方格越过山地在全图上展开,说明条里的划分和土地起伏无关,只是以地表水平位置为统一掌握的坐标。而日本天平胜宝八年(公元756年)《奈良东大寺山界四至图》是日本现知最早的寺庙图,是敕命确定寺院范围时绘制,右下方记载此事和负责人。朱色方格覆盖图面,河流和道路为平面,山峰和建筑为立面,图四面题写东、西、南、北,字头向内。绘制于同一年的《奈良东大寺讲堂院配置图》是日本现知最早的建筑配置图,即建筑组群的规划设计图,是营造东大寺时绘制的,表现了讲堂、僧房及食堂等的总体平面配置。作为基准线的方格覆盖图面,每格方1寸,代表实长1丈,即10尺,相当于比例尺1∶100。

古代韩国建筑规划设计也曾普遍运用方格模数网。

另外,现存马可·波罗从中国携回的世界地图,其女儿莫瑞塔(Moreta)标定为公元1288年,被称为《莫瑞塔·波罗地图》,摹绘自辽代地图,其范围西至直布罗陀海峡,东至阿拉斯加半岛,涵盖千岛群岛、堪察加半岛、白令海峡、阿拉斯加等地域。这是中国“画方”或“方格”地图传入西方的最早实例。

3. 中国方格图的起源与制图六体

中外学者大多认为,这种“画方”即“计里画方”的方法实际起源于夏商周“井田制”的国土规划方法。西晋的裴秀在其《禹贡地域图》序中结合此方法,并综合其他要素总结出绘制地图的基本原则,即“制图六体”:“制图之体有六焉。一曰分率,所以辨广轮之度也。二曰准望,所以正彼此之体也。三曰道里,所以定所由之数也。四曰高下,五曰方邪,六曰迂直,此三者各因地而制宜,所以校夷险之异也。”按文义,“分率”的实质就是当代制图(地图,建筑设计图,机械设计图等)理论所谓的“比例”——图中图形与实物的线性尺寸之比。不过,按其所说的“所以辨广轮之度”,“广轮”出自《周礼·地官·大司徒》:“以天下土地之图,周知九州之地域广轮之数。”唐代贾公彦疏引东汉马融谓:“东西为广,南北为轮。”由此看来,裴秀所谓“分率”,还兼顾了方位意义。作为全人类最早的关于地图测绘的理论系统,“制图六体”还曾被后续的唐代贾耽、宋代沈括、元代朱思本和明代罗洪先等学者推崇和继承。

在这里需要注意的是,清初著名学者胡渭曾参与康熙《大清一统志》编纂和绘制地图,并精研中国古代地理,绘有大量历史地图。他为诠解古代地理学元典《禹贡》而撰《禹贡锥指》,不但指出地图画方即“计里画方”实源自上古的“井田制”;而且对裴秀的制图六体首推“分率”,强调:“今按分率者,计里画方,每方百里、五十里之谓也。”就是说以一定比例画方。胡渭的论断,从康熙朝以来样式雷的“平格”图中也可获得确证:其计量勘测和制图的操作基础,正是按比例画方。

4. 中国方格图与西方制图技术交流

公元17世纪,西方按地球经纬度测绘地图的方法经由耶稣会士传入中国,并在清康、雍、乾三朝大规模应用,但中国传统的计里画方地图,仍然应用不辍。在清代内务府舆图房档案中,中式地图称为“方格图”,西式地图则称为“斜格图”。

尤其是在康熙五十五年(公元1716年)依平格法绘成《大清中外天下全图》,据文献记载“至本朝中外一统,久道化成,康熙丙申岁(康熙五十五年,即公元1716年),遣使臣遍历各省,用仪器考北极高度,绘中外舆图,每方百里。自北距南二百里,则北极高一度;自南距北二百里,则北极低一度;距百里,则半度;余各有差,以顺天为中宫,纵横百里,上应天度,南北相悬,东西各别。阅图者,一考北极高度,一考天星分野,一考道途远近,一考各地界限,一考山川脉络,一考江河源流,分之则每省各为一围,别一颜色,无相杂也,合之则中外共为一张,经纬其度,实相联也。洵称美善之规,□为金玉之宝也夫。”可知,其平格法理念与本初子午线一致。康熙五十八年(1719)绘成《皇舆全览图》,首次发现地球为扁球体。而乾隆二十五年(1760)《皇舆全图》,则规模更大,已绘至北极。

5. 方格图在中国古代诸多领域的应用

中国古代,方格网的应用不仅限于计里画方的制图方式,在数学、军事、音韵学、音乐乃至游戏领域都有应用。如东汉末年赵爽(字君卿)运用九宫格证明公元前二世纪《周髀算经》勾股定理的“弦图”和“日高图”等数理推算,便采用了方格网的方法,明代顾应祥的《弧矢算数》中也有“虚隅图”,同时代的朱载堉在《律学新书》中则运用模数化方格网来研究圆与方形线度和面积的数学关系,可以看到这种方法在中国古代几何计算方面曾长期传承;在北宋《武经总要》中,多幅军阵图采用了九宫式格网;北宋邵雍《皇极经世书·观物篇》用方格表述语音反切,南宋郑樵《通志略》的语音表,则用方格坐标系统来标定各个汉字的元音、辅音及尾音“分度”并按乐符分类;在音乐记录方面,中国古代有方格记谱法,与五线谱属于同一体系;中国古代发明的围棋和象棋也是方格网方法具体应用的范例。而在勘测、规划和建筑设计方面,当代出土的2300年前中山王陵《兆域图》(图7)就已经隐含了“百尺为形、千尺为势”的平格机理。

图7:中山王陵《兆域图》

综上所述,无论是从实际运作还是从历史源流来看,可以推断,两千多年来,中国人延续运用这种方法,长期领先世界测量史和图学史,堪称奇迹。

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