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地质素描的理论知识

时间:2022-01-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:上面的情况显示了透视法则,因此,野外地质工作者必须了解这个法则,并在地质素描中熟练地应用它,这样才能正确地将物体在空间的样子表现在画面上。一般在野外开阔的地区,视平线近似地等于地平线。我们所讲的素描图就是将透视面上的透视图形描绘在野外记录簿上的成果。
地质素描的理论知识_野外3D地质信息

二、地质素描的理论知识

本节主要引用张彭熹著《野外地质素描法》的第三章内容,部分内容作适当的修改和补充。前已述及,我们在用数码相机摄影时,显示屏上就出现镜头上能拍下的景物,如同我们隔着窗子看室外的景色时,在窗子的范围里就出现了一幅非常美丽的图画,能看到的物体尽收眼底。在山区有起伏不平的山丘,山丘之间有潺潺流水的小溪、蜿蜒曲折的小路;在城区则有绿化成排的四季常青树,有规律排列的电线杆及空旷的天空。如果我们改变一下原来的位置,站得高一些,则窗子中所反映的室外景色就改变了,天空显得狭窄了,而山野却变得广阔了;如果我们的位置放得更低一些,那么看到天空的范围会增大,而山野就变得非常狭窄了。除了这样的现象以外,还可以看到距离较近的电线杆比距离远的电线杆要粗大得多;同时还会发现近山比远山大得多,有这山望着那山高的感觉。

如果我们俯视一块方形的木板,当时只能看到木板的一个面,而木板的四个角都呈90°(图6-7A)。如改变木板的位置,令木板在我们眼睛的前上方,则木板的边长有所改变:a>b>c而b=d,同时原来呈90°的角现在也改变了(图6-7B)。假如再改变一下位置,把木板放在我们眼睛的右上方,此时正方形的几个边abcdef都不相等(图6-7C)。这里容易发现一个规律,即木板的各个等长的棱线,离我们的眼愈近则愈长,反之愈远愈短。上面的情况显示了透视法则,因此,野外地质工作者必须了解这个法则,并在地质素描中熟练地应用它,这样才能正确地将物体在空间的样子表现在画面上。

前面讲过,在数码相机显示屏上观察取景范围,显示屏上所见的图像就是通过光学原理将很多信息内容展现出来。而手工素描是靠人的眼睛观察,将所见到的地质内容通过相似形的方法描绘在记录卡片或记录簿上,相当于观察者与被观察物之间,假设有一透明的平面,这个平面垂直于观察者的视线,通过观察者的眼睛作对物体各点的连线,这些线与假想平面相交,这些交点所呈现的图形就是透视图(图6-8)。通过透视图上的透视原理,容易看出相同大小的物体,为什么离我们近的大而远的小。

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图6-7 不同角度观察物体

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图6-8 透视原理

为了阐明透视原理,首先介绍几个有关的名词。

视线:观察者的眼睛和被观察物体之间的假想连线。

视平线:与视线垂直并与眼睛同高的一根假想水平线。一般在野外开阔的地区,视平线近似地等于地平线。因为我们站在平地上,地平线至我们的距离(长度),远远大于地表面至我们眼睛的高度,所以可以忽略不计,再加上大地曲率的存在,所以视平线可以近似地等于地平线,如同旋转Google搜索地图就可看到远处的弧线。

视点:视平线与视线垂直相交的一点。

视轴:垂直于视平线且与眼睛相连的一根假想线。

消失点(灭点):物体越远越小,最终集合于视平线上一点而消失,那个点叫消失点或灭点,在视平线上的各点都可作为消失点。

透视面:与视轴垂直与视平线平行并介于观察者与被观察物之间的假想平面。我们所讲的素描图就是将透视面上的透视图形描绘在野外记录簿上的成果。

一般的透视原则:

(1)任何一幅素描图都只有一根视平线。

(2)任何一幅素描图中也只有一个视点,而消失点可有无穷多个,其数目的多少依物的外形及位置而定。

(3)平行于透视面的线组,必平行于画面且永不相交。

(4)垂直于透视面的各线愈远愈小,并相交于视点而消失,如图6-9中AB为视平线,O为视点。

(5)与透视面呈交角的各相互平行的线必须交于消失点,该点位于视平面上,如图6-10中AB为视平线,O、M为消失点。

(6)同样大小的物体,距离愈远则在图上表示愈小,消失在视平线上。

(7)同样长短的物体,距离愈近愈长、愈远愈短,最终消失在视平线上。说明这个问题的最好例子是我们日常所见的成排的电线杆。众所周知,电线杆的长短、粗细是相同的,任何两电线杆的间距都是相等的。由于它们的远近不同,则在透视面上的位置也不同,当然在画面上就表现出以上的规律。如图6-11所描绘的电线杆是近则长、远则短,趋近于地平线时消失,马路也是近则宽、远则窄,趋近于视平线时宽度则成为一个点,间距也是愈远愈缩小。图6-12是间距不合乎透视原理,图6-13是公路不合乎透视原理,图6-14是电线杆大小、长短不合乎透视原理。

由以上3图可以看出,只要有个别部分违反了透视规律,那么整个画面就被破坏了。

(8)低于视平线同高各点,距观察者愈近愈低,愈远愈高并愈接近于视平线,如图6-15中ABCD及abcd各点愈近愈低,愈远愈高并接近于视平线。

(9)高于视平线同高各点,距观察者愈近愈高,愈远愈低,最后接近视平线时消失,如图6-16中abcd各点愈远愈低,最后消失在视平线上。

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图6-9 视平线、视点

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图6-10 视平线、消失点

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图6-11 远近物体长短关系

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图6-12 电杆间距不符合透视原理

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图6-13 公路不符合透视原理

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图6-14 电杆大小、长短不符合透视原理

以上讲的是透视原则,它只能控制物体在画面上的位置,以及表现物体在画面上的立体轮廓。如单纯地依靠透视原则,将自然界的立体物呈现在画面上,那是不够的,这里还涉及到另外的一些问题。例如三峡工程在施工过程中揭露的结构面特征(图6-17),从这幅图中可以看出,除了合乎透视原则的基本轮廓线以外,还有很多种线条按不同的密度分布在各个部位,由于采取了这样的画法,结构面才能客观、真实地表现出来。在内业整理时,用计算机绘制若用不同的颜色和深、浅色搭配的方法表示,会更加美观。

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图6-15 物体低于视平线的特征

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图6-16 物体高于视平线的特征

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图6-17 结构面在岩体内的分布特征

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图6-18 断层错断地层并形成断层三角面

从物理上讲,我们所以能看见物体,是由于光线照射到物体后,物体反射了光线而映入我们眼睛的结果。如果没有光线,我们就什么也看不见了。当光源的光线照射在物体上,由于物体各处受光的程度不同,在物体最接近光源的地方,通常是最亮的,距光源较远的地方逐渐变暗,背光的部分为暗色,在背光部分与受光部分的交界处是最暗的,在背光处还可以看到反光部分。很多单色图就是根据光线明暗的分析,利用线条的多寡作出来的,所以画出来显得很真实,并具有丰富的立体感(图6-18)。对野外地质工作者来讲,当进行地质现象素描时,在考虑到透视原则以后,一定要分析素描对象的光线明暗程度。野外的光源是太阳,向阳部分就明亮,背阳部分就阴暗,这一点一定要考虑到。严格地讲,组成地质现象的岩层或岩石,它相对于光源的位置不同,再加上本身形状多变化,光的反射、折射、绕射等表现为极复杂的综合,因而给具体分析光的明暗带来很大的困难。但对于地质素描来讲,这还是十分重要的问题,因为工作要求我们速度快,要求表示地质现象的实质问题,所以对于绘画当中的细节部分,可以不必考虑得那么多,只要能掌握大的方面就可以了。重要的是地质工作者在进行素描时,不要忘记太阳在哪边,这是主要问题。为了表示光线明暗,必须掌握画线条的方法,线条虽然简单,但要画得随心应手,也不是一件容易的事。地质工作者应熟练地用等直线、等斜线、等曲线表示所要突出的地质现象。但在地质素描时,除了应用直线、曲线外,也大量地应用点及点线,线条的轻重(深浅)分出主次,一般应用点及线来素描阴暗部分。我们用的点线受地形、岩层倾向及岩性所控制,因此需要符合地形、岩层倾向、岩性及地质上已有的特定符号的要求。地质工作者在进行素描时,必须熟记上述原则和一些基本画图规则。这些原则和规则在地质素描图上的应用,将在第四节中介绍。

线条依其功用可分为两种:一是轮廓线,一是阴影线。

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图6-19 隔墩轮廓及块体

1.花岗岩;2.断层;3.碎裂岩;4.裂隙及编号;5.开挖轮廓线;6.控制点;7.高程(m)

(1)轮廓线。它是控制物体外形的线,画一个物体像不像,要看轮廓线画得是否正确。地质工作者一定要了解,由于岩石岩性不同,表现在山形上也不同,因而轮廓线的表现方式也不同。例如石灰岩组成的山,应该用直而硬的轮廓线来表示;页岩组成的山,应采用曲而柔的轮廓线来表示;开挖轮廓线则很规整,图6-19是三峡隔墩一个块体的最终素描图,岩性为闪云斜长花岗岩,开挖的轮廓、块体边界裂隙很清晰。该图是在上部揭露1/3时绘制的,最后开挖证明块体形态准确无误。

(2)阴影线。在表现明暗程度时,一般采用“点”、“直线”、“曲线”。地质素描时,虽然不要求出现极端复杂的线条,但任何一支线条表现在素描图上,都应起到一定的作用。在地质素描中,线条的功能是在说明地质现象的同时,给人以立体感,所以线条不宜过多,但要明显。

利用线条表示明暗程度时,首先应考虑到岩性,避免表现错综复杂的线条,尽量应用岩性符号作阴影线条,而结构面则宜用阴影线来表示不同的倾斜方向,并用线的间距疏密予以区别。

从图6-19可以看出,表现阳光照射的部分,可以什么都不画,而远离阳光的部分或背光部分,在表示阴暗时,正面绘有花岗岩符号,其余部位都没有画岩性符号,使图有层次感;如果是沉积岩,则应对结构面加以区别,如页岩要用直线,灰岩可用两组直交而不相截的线;如有砾岩出现,可以采取“圈”、“点”合用,各种火成岩可用特定符号表示。这样当人们看到素描图时,就会对岩石、岩性的情况有所了解。

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