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        3D技術(shù)還原中國古長城(上)

        2018-09-21 11:12:10
        中學科技 2018年6期
        關(guān)鍵詞:古長城明長城戰(zhàn)國

        中國的長城是人類文明史上最偉大的建筑工程之一。它始建于春秋戰(zhàn)國時期,持續(xù)修建了兩千多年。它東起山海關(guān),西至嘉峪關(guān),全長約6700千米,通稱萬里長城。長城凝聚著我們祖先的血汗和智慧,是中華民族的象征和驕傲。但是經(jīng)過大量的抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn),一般人對長城的認知非常不足,更有不少同學受到一些古裝影視劇的誤導(dǎo),對長城的建筑形態(tài)產(chǎn)生了錯誤的認知,這對開展長城保護工作和弘揚我國歷史文化來說都是不利的。

        要保護長城,先要從認識長城開始。為了更好地讓青少年認識中國長城,筆者將科技與人文結(jié)合起來,利用3D技術(shù)還原中國古長城。下面就請大家跟隨筆者一起來了解古長城,并通過3D技術(shù)還原中國古長城吧!

        知 識 積 累

        長城的發(fā)展,根據(jù)其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度可分為三個時期:初創(chuàng)期(從東周到秦代)、成熟期(漢代到宋、金時期)、完備期(明代)。

        長城形制演進說明

        初創(chuàng)期

        戰(zhàn)國長城

        戰(zhàn)國長城結(jié)構(gòu)較為簡單,一般就地取材,山下取土、山上壘石。烽燧與墻體分離,垛口處于從木柵欄向雉堞的過渡期,與我們熟悉的明長城形態(tài)相去甚遠。

        秦朝長城

        限于生產(chǎn)力條件,秦朝長城與戰(zhàn)國長城一樣,就地取材,以土或石筑墻。沒有馬面、敵臺等構(gòu)造,垛口也較簡單,為雉堞形態(tài)。

        成熟期

        漢朝長城

        漢朝長城分為漢外長城和漢內(nèi)長城。它們多在草原上建造,無險可依,亦無石可用,因此采用夯土為墻,遺址高度多在0.5—1米,寬4—8米。漢朝長城開始建造“凸”字形垛口,當然這也是在一些墻體比較完備的長城段才會有。

        南北朝·北齊長城

        北齊長城一般就地取材,多用土石。此時期的長城開始出現(xiàn)馬面。

        金朝長城

        金朝長城的防御體系更加嚴密,墻壕并列,有利于阻擊敵騎,密集的馬面增加了墻體自身防御功能,沿墻密布的戍堡有利于就近駐防,互相支援。金朝長城掘壕筑墻,省工且充分利用資源,是長城修建技術(shù)上的一個進步。

        完備期

        明長城

        歷代長城中明長城建筑質(zhì)量最好,使用周期最長,發(fā)揮效能最大,也保存得最好。今天我們所看到的長城大多是明長城。

        明長城城墻形制完備,十分堅固,在一些戰(zhàn)略要地還會排列多道城墻,層層設(shè)防。這樣的城墻結(jié)合敵樓、關(guān)城和星散附近的營城,可以形成一個復(fù)雜的防御系統(tǒng)。如人們熟知的八達嶺長城,修筑有大量的空心敵樓,可晝夜駐防,存貯軍械。它還有結(jié)合空心敵樓,便于兵士在敵樓間快速機動的城墻。城墻下部以條石,上部以城磚包筑,中間為夯土或石灰填縫的塊石,其上再加面磚修成臺階,兩側(cè)有女兒墻、雉堞,墻上有箭窗和排水溝槽等設(shè)施。

        材 料 準 備

        電腦、數(shù)碼相機(或照相功能較好的手機)、3D打印機、打磨工具(剪刀、美工刀、銼刀)、丙烯涂料、油畫筆。

        3D打印建模設(shè)計

        1. 以戰(zhàn)國石長城為例,先簡單整理戰(zhàn)國長城的材質(zhì)等資料,并在紙上繪制簡易草圖。

        2. 運用3DOne軟件,在電腦上進行戰(zhàn)國石長城的墻體設(shè)計。設(shè)計分兩步,第一步是運用3DOne制作二維草圖,作一個梯形。具體參數(shù)參考前期繪制的草圖。

        第二步是對制作出來的梯形草圖進行拉伸。戰(zhàn)國石長城墻體的建模設(shè)計就完成了。

        3. 設(shè)計戰(zhàn)國石長城上的防御柵欄。這里分三步制作。第一步是制作長、短兩個長方體(即雉堞零件)。

        第二步是利用陣列完成雉堞制作。先利用長、短兩個雉堞零件制作出一個基體,然后復(fù)制,直至跟步驟2中拉伸的墻體一樣長。這樣防御柵欄就基本成型了。

        第三步是將防御柵欄組合到之前設(shè)計好的長城墻體上。

        4.制作戰(zhàn)國石長城墻體表面的石塊。這里分兩步制作。第一步是制作一些橢圓貼面作為長城的表面材質(zhì)。

        第二步利用陣列,將這些橢圓貼面作為石塊放置在墻體表面,形成墻面紋理,直至貼滿。戰(zhàn)國石長城的3D模型設(shè)計就完成了。

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