一块彩画要先分成三类,才知道修哪一笔

文物保护 古建修缮 病害分区 2026-10-17

甘肃张掖鼓楼(镇远楼)的油饰彩画保护修缮工程,近期修缮雏形初步显现,进入细部精修与提质收尾阶段。这座楼始建于明正德二年(1507年),清康熙七年(1668年)重建,2006年被列为全国重点文物保护单位,2021年9月获国家文物局批复立项,2025年8月正式启动施工。

工程纪实里有一段话要读两遍:修缮工作执行修旧如旧、最小干预原则,摒弃一刀切式修复,依据建筑构件破损程度分区精准施策。对外檐纹饰大面积灭失区域,依托本土传统工艺原样复原彩画;对纹样完整、仅轻微破损部位,进行加固补色与封护处理;对室内保存完好的区域,仅开展微创养护。

"摒弃一刀切"这五个字是修缮技术含量的全部所在。而要分区,前提是能把不同类型的病害在几何上分开。

先说结论:彩画是一种多层结构,从外到里是颜料层、胶结层、地仗层、木骨。失光、粉化、起甲、龟裂是表层病害,地仗空鼓是界面病害,木骨糟朽是基体病害。三维扫描能可靠给的是几何:构件整体变形、起甲区的边缘形态、空鼓区的鼓包起伏、剥落区的面积与深度分布。它给不了的是颜色、材质、粘接强度。所以扫描在彩画修缮里的角色是划定每一种病害的平面边界和几何量,材质判定留给实验室和工艺师。

四种病害在不同深度

张掖鼓楼的病害在报道里列得比较齐:失光、褪变色、粉化脱落、龟裂、起甲,加上地仗空鼓、金层剥落,部分构件木骨直接裸露。这些词看起来并列,其实分属不同层次。

失光和褪变色是最浅的一层。颜料还在位置上,颜色变成了。表面几何完好,一点凹陷都没有。这类病害扫描看不见,必须靠色卡比对和光谱数据。

粉化、起甲、龟裂是浅层几何病害。这些在几何上是能测的。粉化对应表面粗糙度上升,起甲对应颜料层边翘起形成的小台阶(高度零点几毫米到两毫米),龟裂对应线状裂隙网络(宽度零点几毫米起)。这些量的绝对值都很小,但对扫描配置的要求不低。

地仗空鼓是界面病害,位置在颜料层之下。地仗是彩画依附在木骨上的中间层,通常是单披灰。空鼓是地仗和木骨之间或者地仗层内部出现脱粘,受敲击会发出空响。这是最难的一类:从外面看,这一块彩画可能完全完好,里面已经空了。

木骨裸露和糟朽是基体病害。彩画完全脱落,露出木骨,木骨失去油饰保护层之后开始腐朽。走到这一步,彩画修缮已经不只是彩画的事了,它变成结构保护问题。

把这四层放一起,就能解释为什么彩画修缮必须分区。同一个构件上,失光区要做色层保护,空鼓区要做地仗灌固,剥落区要做补绘,木骨裸露区要做结构加固。这四种工艺的工序、材料、验收标准都不一样,混在一起做必然出问题。一刀切式修复的毛病不是省事,是把工艺搞错了。

扫描能给出什么

说具体一点,一份彩画构件的三维记录包含哪些内容。

几何项 量测方式 对应病害
构件整体线形 梁枋挠曲量、柱身倾斜量 结构变形,垫层与起拱调整的输入
斗拱与椽望轮廓 逐件点云与轴线拟合 安装偏差、榫卯松动变形
起甲区边缘几何 薄区加密点云 + 边缘线提取 起甲、翘起的平面范围与高度台阶
粉化区分布 表面粗糙度场分布 粉化面积,为封护区划提供依据
龟裂网络 曲率场异常线提取 裂隙宽度分级、连通性
剥落区边界与深度 面状病害分割 + 断面深度 灭失区范围,决定是否原样复原
空鼓区鼓包起伏 低频曲率提取 + 敲击数据辅助定位 空鼓平面分布,需与敲击法交叉确认
木骨裸露范围 材质分区 + 断面腐朽深度 结构处理范围

表里倒数第二行要说清楚,这是彩画扫描区别于其他文物修缮项目的核心难点。空鼓是界面脱粘,几何上并不总是有可见的起伏。地仗和木骨之间空了几平方厘米,厚度可能只有半公分,从外面几乎看不出来。扫描能看出的是鼓包的宏观起伏(曲率异常),而低频曲率对局部小空鼓的识别能力有限。

常规做法是交叉确认:三维扫描给出曲率异常区作为候选范围,再用敲击法(听空响)逐点核对,两者的交集才是可信的空鼓区。只靠扫描会漏,只靠敲击会累人也覆盖不密。我们在承德凝灰岩石质文物保护那篇里也是这个思路,扫描定位,敲击确认,两边的误差来源不一样,互相补。

为什么河西走廊的彩画特别难

纪实里提到一组环境条件:强紫外线辐射、昼夜巨大温差、风沙、飞鸟排泄物侵蚀。这几个因素叠加在彩画上的后果和南方完全不同。

西藏那类高海拔、强紫外线地区的彩画,劣化以粉化为主,颜料层变成粉末状往下掉。河西走廊的劣化链条多了温度这一环:昼夜温差大,热胀冷缩反复作用,胶结材料老化,颜料层和地仗之间的粘接强度下降,起甲就来了。起甲之后边缘翘起,翘起的边缘更容易被风沙打磨,也更容易让雨水进去,一来二去变成起甲加粉化的组合。

还有飞鸟和积尘带来的生物污染。鸟粪是酸性的,落在彩画上会加速劣化。这个过程还不均匀,鸟粪点周围形成一个一个的劣化中心。这些点如果在扫描上被发现(表面微鼓、色变、局部起甲集中),可以作为长期监测的重点位置。我们做过类似的处理,在莫高窟第454窟烟熏层三维基线那篇里,表面污染物的空间分布本身就是记录对象,扫下来之后可以逐年比对,看劣化在不在扩散。

还有个背景信息要留意:实验室检测结果表明,现存可视彩画主体绘制于1987年,1998年实施过全面油饰重绘。也就是说,今天看到的彩画主要不是明代的,是上世纪两次施工的产物。明代的信息只保留在未被重绘覆盖的部分和部分历史阶段工艺痕迹里。

这个事实对扫描取样策略有直接影响。现在看到的表面是1987和1998两次覆盖的结果,要探明代层必须在已剥落区边缘做剖面,做多层记录。剥落区恰好是天然剖面,扫描要把剖面位置、深度、层序关系精确记下来,因为剥落还在继续,剖面也在变化,下次来可能就没有了。

高处的作业约束

张掖鼓楼的彩画主要分布在一、二层檐柱、金柱和金柱与里围金柱之间。这个位置有个具体麻烦:高度和遮挡。

檐下构件位置高,地面 tripod 架站的仰角大,入射角偏离法向太远,精度会掉。斗拱这种构件本身遮挡严重,斗、升、翘、昂交错,从下面能看到的只是底面和一部分侧面。

解法是分层作业加多手段配合:

地面层用激光扫描。一层柱身、二层金柱这类大平面构件,架站能覆盖,精度最好,是数据质量最高的部分。

高处与复杂构件靠近距离扫描加摄影测量。斗拱需要用近距离扫描(小光斑、局部精细模式)逐件采,摄影测量补遮挡面的纹理和整体形态。这两块的数据密度和精度要单独说明,混在全模型里会掩盖局部误差。

仰角限制必须写进报告。测不到的部位要明确标注,不能让人从模型上误以为已经全测了。我们见过最常见的问题就是:交付的三维模型看上去完整,实际上某几个仰角过大的区域点云极稀甚至空缺,验收时看不出来,用的时候才发现。这种坑要主动在成果说明里排掉。

标识体系要提前定。勘察设计阶段要求对柱子、梁枋、斗拱、椽望、匾额、隔扇、栏杆逐件登记编制病害调查表。扫描的成果必须能对回这套编号,一件构件一份数据,能按编号调出来。两套体系对不上,前面勘察做的工作就白费了。

编号这件事我们踩过坑。有一批项目,扫描的成果按空间位置命名(北侧第三跨梁枋),勘察的病害表按构件编号命名(檐柱 C-07),两套体系并行,最后做病害分区图的时候对不上,返工重做。编号体系必须在开工前和文保方、勘察方、设计方一起定,写进合同附件,不是现场随便定的事。

成果要给到什么形态

给点云是不合格的交付。这条对所有文保项目都成立,但彩画项目特别容易被点云糊弄过去,因为彩画的病害特征尺度小,肉眼在模型上看不出来。

实用的成果是这几样:

构件级的病害分区图。每件构件一张平面展开图,图上把失光区、粉化区、起甲区、剥落区用不同色带标出,每个区给面积和几何量。这是施工方直接用的,施工要按区干活。

剖面与层序图。剥落区和试挖点做断面,把地仗层厚度、木骨表面状态、颜料层残存情况画出来。这是判断复原深度的依据,也是编制修缮方案的技术材料。

空鼓区定位图。标出曲率异常区、敲击法结果、两者的重合与差异。这一张图是分区施工的核心依据。

构件形变偏差表。梁枋挠曲、柱身倾斜、斗拱安装偏差,每件给数值。这份数据在起拱、垫层、扶正工序里要用,属于工艺输入而不是记录。

基线存档。修缮前、修缮中、修缮后各一期,形成可纵向比对的数据。彩画修完之后要看效果,效果不是靠拍照片,照片只能拍一个角度。靠的是把修缮前的病害分区和修缮后的同类数据对齐,看剥落区是不是补上了、起甲区是不是加固住了。这个对比数据修完就没了,只能提前留。

技术边界,四条

颜色与材质给不了。激光扫描给的是几何和强度,颜色要靠影像或者专门的光谱设备。矿物颜料和现代化工合成颜料的区分要靠实验室分析。纪实里提到检测发现颜料组分混杂,同时含有朱砂、群青等传统矿物颜料,也使用了部分稳定性较差的现代化工合成颜料,后者加速了彩画表层劣化。这个结论扫描给不了,是检测出来的。

粘接强度给不了。起甲区的扫描能给出边缘高度和面积,给不出这块彩画会不会掉、附着力还剩多少。强度要靠现场检测和工艺试验确定,纪实里提到设置现场工艺试验区,就是这个用途。

隐蔽的内部空鼓给不了。地仗层内部或者地仗与木骨之间的空粘,靠几何扫描只能筛出可疑区,确认要靠敲击和局部检测。前面说过了。

单期数据给不了效果。效果判断要靠多期比对。一期扫描是建档,不是验收。这一条在文保项目里同样容易被误解,扫描的价值要靠时间兑现,第一期只是把这件事启动。

最后加一条实操经验:河西走廊这类干旱多风沙的区域,作业窗口受天气限制明显,风沙天不能开窗作业,扫描本身要求环境稳定。这类项目的工期计划要把天气因素算进去,不然数据质量在赶工时段会掉。

古建构件三维扫描与病害分区记录

檐下构件分层采集、斗拱近距离精扫、病害分区图与剖面层序图、空鼓区曲率异常筛查、多期基线比对,可按构件规模定制方案。

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