1、 工程图学的应用研究一、概论工 程 及 工 程 语 言 工 程 是 人 类 为 达 到 某 种 目 的 ， 在 一 个 较 长 时 间 周 期 内 进 行 协作 活 动 的 过 程 ， 狭 义 的 工 程 是 指 一 群 人 利 用 科 学 技 术 进 行 有 组 织 地 进 行生 产 实 践 活 动 ， 工 程 因需 要 协 作 必 须 进 行 信 息 沟 通 ， 工 程 上 使 用 的 信 息 沟 通 方 式 称 为 工 程 语 言 ， 工 程 语 言 不 仅 仅 是人 们 常 用 的 说 写 语 言 ， 还 有 图 形 、 符 号 、 手 势 、 哨 子等 等 信 息 交 流 语 言 。
2、人 类 是 使 用 光 、 声 、 电 、 磁 等 物 理 媒 介 进 行 信 息 交 流 的 ， 具 体 来 说 ， 人 依 靠 声 音 、 文 字 、图 形 、 姿 势 、 哨 声 旗 语 以 及 近 代 使 用 的 幻 灯 、 光 盘 等 方 式 输 出 信 息 表 达 思 想 ， 信 息 对 人 作 用于 人 的 感 觉 器 官 ， 形 成 视 觉 、 听 觉 、 触 觉 、 嗅 觉 、 味 觉 等 ， 人 类依 靠 发 出 和 接 受 信 息 进 行 沟 通 ，人 类 的 沟 通 是 人 类 社 会 实 践 活 动 中 的 必 要 条 件 ， 为 经 济 活 动 服 务 ， 沟 通
3、方 式 随 着 经 济 环 境和 科 学 技 术 发 展 而 不 断 创 新 ， 人 类 从 结 绳 壁 画 、 文 字 书 籍 、 绘 画 照 片 、 电 影 电 视 到 现 在 电 脑多 媒 体 ， 信 息 沟 通 方 式 发 生 了 翻 天 覆 地 的 变 化 ， 现 在 信 息 沟 通 效 率 是 古 人 不 可 以 比 拟 的 。工 程 图 学 工 程 图 学 是 一 门 新 兴 的 边 缘 科 学 ， 以 图 形 为 研 究 对 象 ， 用 图 形 以 及 相 关 的文 字 符 号 来 表 达 工 程 信 息 的 一 门 学 科 。 工 程 图 学 包 括 几 何 学 、 光 学
4、、 心 理 学 、 人 机 工 程 学 、经 济 学 等 知 识 ， 传 统 教 育 中 “机 械 制 图 ”属 于 工 程 图 学 的 基 本 技 能 ， 但 是 不 是 工 程 图 学 全 部 ，近 代 科 技 革 命 导 致 图 形 的 表 达 方 式 日 新 月 异 ， 单 单“机 械 制 图 ”不 足 以 完 成 工 程 活 动 的 信 息沟 通 ， 工 程 图 学 还 研 究 图 形 和 符 号 、 文 字 之 间 的 最 佳 经 济 配 合 ， 改 善 沟 通 的 正 确 性 和 效 率 。目前 的 多 媒 体 技 术 发 展 ， 导 致 图 形 的 制 作 、 传 播 和 交
5、流 发 生 突 变 性 的 效 率 革 命 ， 由 此 也 引 发了 工 程 技 术 中 的 创 新 的 激 增 、 生 产 效 率 大 大 改 善 和 产 品 品 质 的 迅 速 提 高 ， 使 得 社 会 经 济 活 动 效率 日 益 提 升 ， 由 此 推 动 社 会 经 济 继 续 在 广 度 和 深 度 上 继 续 高 速 发 展 。工 程 图 学 的 应 用 可 以 给 制 造 性 企 业 带 来 经 济 效 益 的 显 著 改 善 的 可 能 。Ewnihiuibwbvhed#$%工程上使用的各种图形图形的作用以及读图时代 在 工 程 领 域 ， 图 形 表 达 客 观 世 界
6、的 物 体 具 有瞬 时 性 、 正 确 性 、 全 局 性 、 易 懂 性 以 及 无 主 管 心 理 干 扰 的 特 性 ， 这 些 特 性 是 与 文 字 相 比 的 ，如 果 客 观 物 体 用 文 字 描 述 ， 则 阅 读 速 度 、 理 解 和 全 局 把 握上 都 有 很 大 的 问 题 。古 代 诸 葛 亮 据 说 设 计 了 木 牛 流 马 ， 但 是 只 有 文 字 记 载 ， 没 有 图 形 ， 后 人 阅 读 后 ， 难 以 复原 出 当 初 真 实 的 形 状 。造流马之法云：“肋长三尺五寸，广三寸，厚二寸二分：左右同。前轴孔分墨去头四寸，径中二寸。前脚孔分墨二寸，
7、去前轴孔四寸五分，广一寸。前杠孔去前脚孔分墨二寸七分，孔长二寸，广一寸。后轴孔去前杠分墨一尺五分，大小与前同。后脚孔分墨去后轴孔三寸五分，大小与前同。后杠孔去后脚孔分墨二寸七分，后载克去后杠孔分墨四寸五分。前杠长一尺八寸，广二寸，厚一寸五分。后杠与等。板方囊二枚，厚八分，长二尺七寸，高一尺六寸五分，广一尺六寸：每枚受米二斛三斗。从上杠孔去肋下七寸：前后同。上杠孔去下杠孔分墨一尺三寸，孔长一寸五分，广七分：八孔同。前后四脚广二寸，厚一寸五分。形制如象，靬长四寸，径面四寸三分。孔径中三脚杠，长二尺一寸，广一寸五分，厚一寸四分，同杠耳。 ”我们再看一个例子：一段描述零件的文字如下：一块铁板，长 50
8、，宽 35，厚 8，面积最大的其中一面水平放置，最大的一面上有两个圆孔，两个圆孔距某一长边都是 22 距离，互相对称于该长边的垂直中心线，两孔中心相距25，圆孔直径都是 15，孔贯穿底板。然后，帖着上述同一长边，直角竖有另一块厚 8 宽的下长方上半圆的侧板，上部半圆的半径为 15，而下部的方块宽与半圆的直径相等，而半圆的圆心到底板的底部距离为 30，在侧板上部半圆的圆心处又有一圆孔，孔径为 15，贯穿侧板。上 述 文 字 由 经 过 制 图 训 练 的 人 阅 读 ， 需 要 三 分 钟 ， 边 读 边 画 一 个 草 图 ， 最 后 可 以 搞 明 白 基 本的 图 形 以 及 尺 寸 ，
9、但 是 常 常 有 误 解 ， 主 要 是 文 字 表 达 本 身 不 是 很 规 范 ， 而 阅 读 时 的 理 解 各 人有 各 人 的 理 解 。没 有 经 过 专 业 训 练 的 人 ， 可 能 无 法 明 白 文 字 所 致 的 图 形 到 底 是 什 么 ， 或 者 需 要 三 十 分 钟对 文 字 的 研 究 ， 才 能 确 定 图 形 的 形 状 。实 际 图 形 的 答 案 如 下 ：总 的 说 ， 图 形 在 人 类 社 会 中 的 作 用 有 ：(1) 在 客 观 物 体 的 信 息 表 达 中 ， 图 形 具 有 瞬 间 一 目 了 然 的 快 捷 性 ， 导 致 读
10、图 比 读 字 速 度快 ， 而 且 正 确 全 面 ， 打 破 外 语 界 限 ， 这 样 ， 大 大 提 高 社 会 效 率 ， 图 形 在 制 造 业 、 服 务 业 、娱 乐 业 、行 政 管 理 、 军 事 等 各 个 领 域 铺 天 盖 地 地 普 及 开 来 ， 人 们 俗 称 为 目 前 的 时 代 为 读 图 时 代 。(2) 在 科 学 研 究 中 ， 图 形 可 用 来 直 观 地 表 达 试 验 数 据 所 蕴 涵 的 规 律 ， 对 于 人 们 把 握 事 物的 内 在 联 系 ， 掌 握 问 题 的 总 体 变 化 趋 势 ， 具 有 独 特 的 作 用 。图 形
11、还 有 助 与 抽 象 的 哲 学 思 维 ， 可以 借 助 于 图 形 的 表 达 ， 梳 理 思 路 ， 统 一 认 识 ， 对 组 织 行 为 起 到 独 特 的 作 用 。(3) 图 形 本 身 具 有 独 特 的 视 觉 语 言 ， 还 有 图 像 美 学 功 能 ， 图 学 的 专 家 们 不 仅 把 图 形 用 在严 谨 的 科 学 技 术 上 ， 还 用 在 广 告 、 公 共 标 识 标 记 、 连 环 漫 画 、 心 理 治 疗 和 其 他 领 域 ， 图 形 挤占 了 原 来 的 文 字 市 场 ， 使 得 文 学 作 品 由 漫 画 和 视 频 替 代 ， 严 肃 的
12、哲 学 著 作 也 开 始 使 用 图 解 图示 ， 这 样 使 得 图 形 变 成 日 益 广 泛 的 文 化 工 具 。二、图学历史及经济性研究人 类 利 用 图 形 表 达 信 息 有 漫 长 的 历 史 ， 最 早 期 的 人 类 创 建 人 类 的 沟 通 文 明 ， 首 先 是在 图 形 上 开 始 的 ， 文 字 是 由 绘 图 画 进 而 来 的 ， 然 后 ， 图 形 的 绘 制 经 历 了 非 常 曲 折 的 演 进 过程 ， 图 形 的 精 准 绘 制 在 文 艺 复 兴 时 期 达 到 顶 峰 ， 随 后 科 学 绘 画 和 艺 术 绘 画 分 开 ， 而 近 代 科学
13、 技 术 带 动 了 图 形 载 体 的 革 命 ， 照 相 、 电 影 、 电 视 、 影 碟 、 电 脑 把 人 类 带 进 读 图 时 代 ， 而人 类 对 图 学 本 身 缺 乏 研 究 ， 以 至 于 只 会 看 不 会 画 。读 图 系 统 和 读 字 系 统 的 起 源 和 演 进人类最早都是从画图读图开始早期的绘画是稚拙的公元前文字发明后，书写的载体：竹简纸张印刷发明，载体经济化学校兴起形成系统中世纪文艺复兴后近代工业革命后现代电视、计算机发明后时代发生深刻变化稚拙绘画精湛绘画艺术绘画机械制图漫画照相系统胶圈、冲印照相发明民用照相电影发明电视发明电影系统电视系统文字文学肖像画油
14、画计算机制图电 脑 多 媒 体 技 术 、 网 络 、 各 类 网 站 兴 起录像、影碟文字系统教、学、写、读制图系统教、学、画、读古代岩洞壁画达芬奇绘画瓦特机构图雕塑、木刻水彩、线描促进冲击文 字 系 统 的 经 济 性 演 进 考 古 学 家 从 出 土 文 物 上 考 证 出 ， 中 国 的 汉 字 由 一 些 简 单 的 图 画 演 进 而 来 的 ， 现 在 发 现的 史 前 人 类 的 绘 画 ， 都 是 一 些 稚 拙 的 动 物 描 绘 ， 从 透 视 关 系 的 无 法 熟 练 掌 握 的 根 据 来 看 ， 古代 人 类 用 绘 画 来 精 确 描 摹 客 观 物 体 十
15、分 困 难 ， 于 是 当 时 的 人 类 自 然 而 然 考 虑 经 济 性 问 题 ，图 形 被 简 化 成 较 少 笔 画 的 简 单 图 画 ， 一 般 人 称 之 为 文 字 画 。 之 后 ,经 过 再 改 良 演 进 ,渐 渐 成 为 定型 的 象 形 文 字 。文 字 在 几 千 年 的 演 进 过 程 中 ， 本 身 已 经 进 行 了 经 济 性 的 改 进 ， 加 上 和 声 音 信 息 的 逐 步匹 配 ， 形 声 得 到 统 一 ， 这 是 了 不 起 的 文 明 ， 欧 洲 的 文 字 逐 步 采 用 少 量 字 母 来 标 音 ， 这 也 是 一种 经 济 性 的
16、 选 择 ， 显 然 字 母 也 是 从 图 画 进 化 而 来 。 有 资 料 研 究 认 为 ，地 中 海 贸 易 文 明 使 得 人 与人 交 流 频 繁 ， 口 头 语 言 相 对 比 较 统 一 ， 用 标 音 的 字 母 来 描 述 语 言 容 易 推 广 ， 华 夏 的 文 明 地 域比 较 广 阔 ， 统 一 的 图 像 显 得 有 必 要 。文 字 产 生 后 标 志 着 人 类 进 化 有 据 可 查 的 早 期 文 明 社 会 ， 中 华 文 明 有 四 千 年 可 以 查 得 到 文字 记 载 ， 文 字 的 传 播 也 改 变 了 社 会 政 治 生 产 形 态 。但
17、 是 文 字 确 立 后 ， 书 写 文 字 的 载 体 系 统 是不 经 济 的 ， 早 期 书 写 的 笔 来 自 尖 锐 石 块 或 者 自 然墨 、 木 炭 ， 纸 是 岩 石 、 墙 壁 、 木 块 、 竹 条 、 兽 皮以 及 乌 龟 壳 等 ， 幸 亏 在 乌 龟 壳 上 文 字 可 以 考 证 ，否 则 尚 不 知 道 早 期 的 文 字 为 何 种 形 状 。 随 后 ， 书写 的 笔 逐 步 进 化 为 毛 笔 ， 写 上 文 字 的 竹 条 用 绳 子穿 起 来 ， 这 样 一 部 著 作 便 能 连 贯 而 完 整 。 竹 简 也是 一 个 了 不 起 的 载 体 革
18、命 ， 这 已 经 是 属 于 批 量 生产 概 念 ， 春 秋 的 灿 烂 文 化 与 文 字 载 体 革 命 不 无 关系 ， 这 也 催 生 了 识 字 学 校 。除 了 竹 简 ， 当 时 还 可 以 在 是 在 丝 织 品 上 写 书 ，称 为 帛 书 ， 由 于 帛 柔 软 又 轻 便 ,携 带 及 阅 读 均 十 分 便 利 ， 但 是 很 昂 贵 。 不 过 这 种 便 利 性 为 后 来造 纸 提 供 了 思 路 ， 汉 代 中 国 发 明 了 造 纸 ， 载 体 又 一 次 革 命 ，这 一 技 术 也 很 快 传 到 世 界 各 地 ，使 世 界 性 的 文 字 系 统
19、使 用 效 率 大 大 前 进 一 步 ， 人 类 可 以 告 别 笨 重 的 文 字 载 体 ， 同 时 ， 给 绘 画也 带 来 了 新 的 手 段 ， 伴 随 着 纸 张 的 出 现 ， 画 家 们 可 以 用 墨 、 颜 料 、 水 进 行 水 墨 画 创 作 ， 中国 画 也 催 生 了 。纸 出 现 以 后 ,人 类 书 写 很 方 便 ， 但 是 作 为 人 类 之 间 信 息 交 流 手 段 ， 复 制 书 籍 成 文 十 分 低效 事 情 ， 知 识 需 要 传 播 ,当 时 的 人 们 仍 停 留 在 逐 字 逐 本 的 抄 写 状 态 上 ,既 费 时 又 费 力 ,仍
20、然 不 方 便 .人们 遂 从 长 期 使 用 印 章 和 捶 拓 碑 碣 文 字 的 经 验 中 ,启 发 了 雕 版 与 印 刷 技 术 的 结 合 使 用 ,便 捷 快 速 的书 籍 生 产 方 法 ,终 于 在 唐 代 发 明 。 宋 仁 宗 庆 历 年 间 (公 元 1041年 1048年 ),毕 升 发 明 了 活 字 排版 印 刷 .而 元 朝 末 年 ,更 进 步 到 彩 色 套 印 的 印 刷 领 域 .从 此 以 后 ,印 刷 术 不 但 成 熟 周 全 ,印 刷 成 品更 是 鲜 丽 动 人 ， 从 那 时 开 始 的 书 籍 到 现 在 没 有 本 质 上 的 改 变
21、， 文 字 系 统 日 臻 完 善 ， 文 字 载 体的硬 件 的 经 济 性 已 经 到 达 最 优 化 了 。人 类 再 次 对 文 字 系 统 进 行 载 体 革 命 是 现 代 六 十 年 代 计 算 机 产 生 之 后 的 事 情 了 。 计 算 机产 生 早 期 ， 硬 件 上 并 没 有 马 上 显 示 出 经 济 性 出 来 ， 一 直 到 笔 记 本 电 脑 、 网 络 的 出 现 ， 人 们的 文 字 系 统 载 体 才 开 始 大 批 地 转 移 到 电 脑 上 来 。电 脑 出 现 只 是 改 变 了 书 籍 载 体 的 形 式 ， 电 脑 本 身 对 文 字 的 语
22、法 逻 辑 并 无 改 变 ， 对 文 字的 教 育 学 习 系 统 也 没 有 改 变 ， 可 以 说 ， 文 字 系 统 的 几 千 年 积 累 下 来 的 软 件 上 的 经 济 性 ， 仍然 具 有 最 优 的 经 济 性 ， 电 脑 都 无 法 改 变 。这 软 件 上 的 经 济 性 是 指 文 字 一 套 社 会 教 学 系 统 ， 这 是 图 形 系 统 尚 无 建 立 的 。 二 是 指 文字 本 身 形 成 的 语 法 逻 辑 构 建 了 人 类 整 个 思 维 大 厦 ， 文 字 在 描 述 物 质 性 的 结 构 上 有 效 率 缺 陷外 ， 而 在 人 类 思 想 感
23、 情 沟 通 、 深 度 哲 学 概 念 思 考 、 人 类 心 理 感 情 描 述 上 具 有 无 与 伦 比 的 优越 性 ， 所 以 ， 在 工 程 信 息 系 统 中 ， 使 用 有 效 的 文 字 是 非 常 具 备 效 率 的 方 式 。在 工 程 上 ， 一 般 五 个 W比 较 优 势 如 下 ：WHO： 文 字 、 图WHAT： 图 、 文 字HOW： 文 字 、 图WNEN： 图 、 文 字 （ 数 字 ）WAHERE： 图 （ 必 不 可 少 ）、 文 字文 字 在 日 常 工 作 、 生 活 中 进 行 简 单 的 信 息 沟 通 非 常 高 效 ， 如 下 列 短 信
24、 、 便 条 、 邮 件 用文 字 表 达 最 快 捷 有 效 正 确 ：1、 小 王 ， 见 本 纸 条 后 给 我 打 一 个 电 话 。2、 你 的 报 告 概 念 不 清 ， 逻 辑 上 也 有 问 题 ， 叫 律 师 给 你 修 改 一 下 。3、 看 来 战 略 联 盟 谈 判 进 展 微 妙 ， 见 机 行 事 吧 。上 述 三 段 话 ， 如 果 用 图 形 无 法 表 达 ， 第 一 句 的 指 代 ， 在 图 形 上 无 法 规 范 出 来 ； 第 二 句的 概 念 和 逻 辑 等 抽 象 词 难 以 用 图 形 表 达 ， 修 改 这 种 动 词 也 不 能 规 范 表
25、达 ； 第 三 句 的 复 杂 心理 难 以 用 图 表 达 ， 成 语 难 以 表 达 。可 见 语 言 在 人 与 人 沟 通 信 息 场 合 ， 已 经 有 非 常 高 的 效 率 ， 图 形 是 无 法 具 备 的 。 人 类 一万 年 后 还 使 用 文 字 。图 形 无 法 解 决 人 称 指 代复 杂 概 念 、 抽 象 动 作 、 以及 成 语 等 。图 形 系 统 的 经 济 性 演 进 图 形 系 统 本 身 也 有 经 济 性 的 演 进 。史 前 的 人 类 ， 会 画 图 的 人 是 不 多 的 ， 而 且 用 现 代 人 的 眼 光 来 看 ， 古 代 人 画 的
26、图 非 常 稚拙 ， 透 视 关 系 有 错 误 ， 比 例 也 经 常 不 对 ， 如 古 代 埃 及 的 人 物 千 篇 一 律 ， 眼 睛 正 面 ， 头 像 侧 面 ，肩 正 面 ， 腰 和 腿 又 是 侧 面 的 。由 于 绘 画 人 才 的 稀 缺 性 ， 早 期 人 类 中 难 得 有 人 会 画 栩 栩 如 生的 图 画 ， 容 易 被 人 捧 为 巫 师 ，这 样 早 期 的 图 画 与 宗 教 就 有 密 切 关 系 ， 图 也 经 常 用 来 做 图 腾 的 标 记 。 图 画 最 多 出 现在 祭 祀 场 合 。中 国 最 早 的 画 家 仓 颉 是 黄 帝 身 边 的
27、 高 官 ， 随 后 发 明 了 文 字 ， 在 中 国 有 历 史 记 载 的 画 家 ， 大 多是 当 官 的 ， 称 为 画 官 ， 多 数 为 御 用 ， 古 代 画 家 由 于 稀 缺 ， 一 直 被 社 会 权 力 最 高 处 征 用 ， 这 样 由画 家 培 育 的 图 形 系 统 的 经 济 性 演 进 与 文 字 大 不 相 同 。中 国 的 农 耕 社 会 的 经 济 形 态 ， 小 农 经 济 的 一 家 一 户 并 不 需 要 绘 画 辅 助 于 生 产 ， 这 样 社会 上 没 有 作 为 独 立 的 画 匠 阶 层 ， 朝 廷 需 要 画 家 主要 用 于 娱 乐
28、欣 赏 ， 也 用 于 官 府 统 治 管 理 上 的 一 些事 务 ， 如 军 事 器 械 设 计 和 官 府 皇 宫 的 建 造 ， 中 国古 代 画 家 主 要 是 由 官 府 供 养 的 ， 有 些 是 当 官 的 业余 爱 好 闲 来 泼 墨 抒 情 ， 这 样 ， 中 国 的 绘 画 的 画 种和 这 种 社 会 需 求 形 态 相 适 应 ， 在 艺 术 性 画 画 上 ，中 国 发 展 了 以 写 意 抒 情 为 主 的 水 墨 中 国 画 ， 对 几何 透 视 颜 色 并 没 有 仔 细 的 研 究 ， 只 表 意 而 不 写 实 ， 加 上 中 国 绘 画 的 载 体 沿
29、用 文 字 的 载 体 ， 墨写 到 纸 上 难 以 修 改 ， 无 法 作 研 究 性 涂 改 试 错 ， 不 利 于 素 描 的 发 展 ， 中 国 的 绘 画 一 直 以 线 条 为主 ， 称 为 线 描 ， 不 过 线 描 的 技 术 在 漫 长 的 年 代 中 ， 不 断 在 进 步 。三 国 时 期 的 文 字 记 载 上 ， 有 不 少 军 事 武 器 的 发 明 ， 推 想 在 当 时 工 匠 们 在 建 造 时 会 利 用草 图 进 行 交 流 ， 可 惜 ， 当 时 战 乱 期 间 ， 画 家 人 才 稀 缺 ， 诸 葛 亮 得 木 牛 流 马 没 有 图 流 传 下 来
30、，只 有 文 字 记 载 ， 而 到 了 宋 朝 ， 杯 酒 释 兵 权 后 片 面 鼓 励 文 治 ， 使 得 整 个 封 建 会 社 手 工 业 非 常发 达 ， 绘 画 技 术 在 宋 朝 得 到 明 显 地 提 高 ， 在 宋 代 出 版 的 营 造 法 式 上 ， 建 筑 图 采 用 的 是 正 确透 视 的 立 体 图 ， 这 是 在 古 代 中 国 在 绘 画 技 术 上 最 高 顶 点 ， 随 后 ， 这 种 技 术 又 因 战 乱 而 失 传 。但 是 我 们 仍 然 在 本 草 纲 目 、 天 工 开 物 、 武 备 志 上 看 到 中 国 的 画 家 的 努 力 ， 这
31、些 绘 画 对 当 时的 社 会 生 产 起 到 相 当 的 促 进 作 用 。图不能表达“小王，见本纸条给我打一个电话”的意思 营 造 法 式 并 不 是 古 代 建 筑 画 匠 商 业 目 的 进 行 的 设 计 图 纸 ， 而 是 官 府 为 了 节 省 国 库开 支 ， 由 画 官 对 全 国 建 造 行 业 颁 布 一 个 标 准 化 的 施 工 图 样 和 材 料 定 额 ， 这 对 于 国 家 整 体 来 说 ，是 非 常 有 经 济 效 益 的 ， 可 以 促 进 标 准 化 和 杜 绝 贪 污 浪 费 等 ， 也 提 高 各 地 的 建 筑 技 术 。 不 过在 封 建 社
32、会 的 经 济 形 体 下 ， 虽 然 营 造 法 式 已 经 与 近 代 画 法 几 何 的 规 则 一 致 了 ， 但 是 终 究 没有 揭 示 原 理 ， 使 得 中 国 的 绘 画 技 术 在 科 学 制 图 的 门 槛 前 徘 徊 后 又 倒 退 回 去 了 。古 代 中 国 对 文 字 系 统 的 经 济 改 善 达 到 了 最 优 点 ， 社 会 建 立 了 私 塾 性 识 字 学 校 ， 笔 纸 书写 、 出 版 印 刷 ， 书 籍 出 售 ， 这 套 系 统 与 近 代 没 有 什 么 两 样 ， 而 对 图 形 系 统 的 经 济 性 改 善 并没 有 到 达 最 优 点
33、， 后 期 的 进 一 步 完 善 由 欧 洲 文 艺 复 兴 后 ， 依 靠 工 业 革 命 才 得 以 完 善 的 。 当 然由 于 欧 洲 的 图 形 系 统 不 断 产 生 革 命 ， 照 相 发 明 、 电 影 发 明 、 电 视 发 明 、 录 像 机 发 明 ， 使 得图 形 系 统 的 经 济 性 革 命 在 不 断 地 演 进 过 程 中 。相 对 于 古 代 中 国 的 图 形 系 统 ， 欧 洲 的 图 形 一 开 始 受 地 中 海 海 洋 贸 易 文 明 的 影 响 ， 古 希腊 的 几 何 对 后 期 的 绘 画 发 展 影 响 甚 大 ， 到 了 中 世 纪 ，
34、中 国 的 造 纸 技 术 传 到 欧 洲 ， 画 家 们 用炭 笔 进 行 试 错 性 地 素 描 练 习 ， 欧 洲 的 绘 画 从 工 艺 操 作 性 层 面 比 中 国 有 更 多 的 便 利 性 ， 也 就是 经 济 性 。 从 达 芬 奇 的 手 稿 上 ， 我 们 可 以 看 出 人 类 对 客 观 物 体 的 描 绘 过 程 和 创 造 设 计 思 维 过程 ， 这 个 过 程 开 创 了 图 形 科 学 应 用 于 工 程 设 计 上 的 先 河 。达 芬 奇 绘 画 遵 循 透 视 原 理 ， 设 计 作 品 繁 多 ， 给 后 人 的 示 范 作 用 非 常 大 ， 达
35、芬 奇 早 期 以学 徒 身 份 加 入 名 师 的 画 坊 ， 随 后 成 独 立 的 画 匠 ， 接 受 商 人 和 贵 族 的 订 单 ， 这 使 得 那 个 时 代不 仅 仅 是 达 芬 奇 ， 其 他 画 家 可 以 依 赖 市 场 生 存 ， 达 芬奇 时 代 后 ， 欧 洲 借 助 与 航 海 贸 易 和 地 理大 发 现 ， 使 得 绘 画 技 术 广 为 传 播 。 由 于 绘 画 的 学 校 系 统 没 有 建 立 或 者 不 够 发 达 ， 古 代 的 绘 画人 才 总 得 来 说 是 稀 缺 的 ， 市 场 上 追 捧 画 匠 人 才 同 时 ， 政 府 设 立 的 近
36、 代 大 学 里 也 十 分 重 视 绘 画人 才 的 培 养 ， 不 过 ， 当 时 的 绘 画 在 艺 术 和 工 程 上 不 是 分 得 很 清 楚 ， 随 着 欧 洲 工 业 革 命 兴 起 ，欧 洲 在 工 程 上 的 绘 画 越 来 越 多 起 来 ， 工 程 师 们 进 行 工 艺 改 良 和 新 的 发 明 创 造 ， 迫 切 需 要 借助 于 图 形 的 构 思 和 运 算 ， 珍 妮 纺 纱 机 的 发 明 、 瓦 特 蒸 汽 机 发 明 、 机 械 制 造 的 连 环 发 明 ， 导 致在 工 业 界 工 匠 们 十 分 频 繁 地 用 图 形 在 表 达 工 程 信 息
37、 ， 不 过 ， 工 匠 们 不 约 而 同 地 遇 到 一 个 问营造法式 天工开物 武备志题 ， 客 观 世 界 的 实 物 是 三 维 立 体 的 ， 而 图 纸 只 有 两 维 可 以 画 ， 不 得 不 对 一 个 立 体 结 构 的 描述 采取 不 同 方 向 的 描 绘 ， 这 与 古 代 埃 及 稚 拙 的 绘 画 遇 到 问 题 一 样 ， 早 期 的 人 类 总 是 没 有 办 法用 两 维的 纸 张 描 绘 出 三 维 的 物 体 ， 以 至 于 不 同 方 向 的 视 角 都 画 在 同 一 物 体 上 。从 瓦 特 的 真 迹 来 看 ， 十 八 世 纪 开 始 工
38、程 界 已 经 流 行 了 两个 或 者 三 个 方 向 投 影 表 达 的 方 式 ， 这 种 画 法 没 有 被 原 理 上 的 概括 和 统 一 ， 到 了 十 八 世 纪 末 ， 法 国 的 蒙 日 在 热 尼 埃 皇 家 学 院 任职 期 间 ， 发 明 简 单 而 迅 速 的 制 图 法 ， 开 创 了 机 械 制 图 系 统 化 的时 代 ； 1775 年 任 数 学 教 授 后 ， 将 制 图 原 理 系 统 化 ， 创 立 画 法几 何 ； 1799 年 由 他 的 学 生 间 歇 特 将 他 的 讲 稿 整 理 成 画 法 几 何 出 版 ； 1820 年 补 充 了 几
39、篇 透视 和 投 影 理 论 的 讲 稿 ， 成 为 完 整 的 画 法 几 何 学 。 它 在 机 械 、 建筑 等 工 程 的 设 计 和 制 造 上 有 极重 要 的 实 用 价 值 。 蒙 日 还 提 出 机 器 的 功 用 在 于 运 动 形 式 转 变的 观 点 ， 对 19 世 纪 机 械 原 理 的 研究 产 生 重 要 影 响 。画 法 几 何 研 究 了 三 维 物 体 在 不 同 方 向 上 投 影 后 互 相 之 间 的 几 何 关 系 ， 这 使 得 人 类 对 立体 几 何 平 面 表 达 有 了 划 时 代 的 飞 跃 ， 蒙 日 总 结 了 画 法 几 何 后
40、， 欧 洲 的 工 业 界 开 始 使 用 三 个 投影 方 向 方 法 来 绘 制 机 械 图 ， 图 纸 成 为 一 个 有 科 学 依 据 的 技 术 载 体 ， 这 使 得 技 术 流 动 性 大 为提 高 。 史 料 上 记 载 ， 欧 洲 机 床 的 发 明 者 莫 兹 利 有 一 个 弟 子 叫 克 莱 梅 特 ， 在 1807 年 ， 克 莱 梅 特前 往 格 拉 斯 哥 当 了 车 工 。 在 格 拉 斯 哥 劳 动 时 ， 他 认 识 了 机 械 技 师 贝 塔尼 古 尔 森 ， 帮 助 他 描 图 ，学 习 机 械 制 图 。 这 说 明 进 入 19 世 纪 ， 机 械
41、 制 图 已 经 普 遍 和 规 范 ， 克 莱 梅 特 很 快 就 掌 握 了 机械 制 图 技 术 ， 而 且 他 画 出 的 图 纸 要 比 任 何 人 都 好 。这 说 明 机 械 制 图 在 十 九 世 纪 初 已 经 非 常 发达 了 。欧 洲 工 业 社 会 分 工 进 一 步 发 展 ， 设 计 师 和 操 作 工 分 开 ， 机 器 的 图 纸 专 门 由 设 计 师 来 设计 ， 操 作 工 按 图 施 工 ， 使 得 现 代 工 业 借 助 于 图 形 组 织 生 产 ， 效率 高 速 提 高 。 一 些 工 业 后 进 地 区 ， 开 办 工 厂 制 造 机 器 ， 迫
42、 切 希 望弄 到 各 种 先 进 产 品 的 图 纸 。史 料 上 还 记 载 了 欧 美 之 间 的 图 纸 的 封 锁 战 ， 18 世 纪 后 半 期 ，英 国 的 蒸 汽 机 、 纺 织 机 等 机 械 已 经 成 熟 ， 业 界 称 为 世 界 近 代 史 上 第次 技 术 革 命 ， 它 拥 有 世 界 上 最 先 进 的 科 学 技 术 。 但 是 英 国 对 美 国 实 行 了 技 术 封 锁 。1774、 1781 和 1782 年 先 后 三 次 颁 布 法 令 禁 止 先 进 的 哈 格 里 夫 斯 的 纺 纱 机 和 阿 克 莱 的 棉 纱 机技 术 外 流 ， 限
43、制 纺 织 技 师 出 境 。 法 令 规 定 一 旦 查 获 机 器 和 图 纸 要 课 以 巨 额 罚 款 。不 过 禁 令 很 快 被 资 本 的 趋 利 行 为 所 打 破 ， 后 来 英 国 国 内 市 场 不 够 ， 自 己 要 开 展 自 由 贸 易 ，十 九 世 纪 随 着 贸 易 的 发 展 ， 机 械 制 图 成 为 工 业 界 的 共 同 工 程 语 言 ， 超 越 国 界 称 为 全 球 的 技术 的 播 种 机 ， 十 九 世 纪 末 ， 欧 洲 的 画 法 几 何 原 理 和 机 械 制 图 开 始 传 到 日 本 和 中 国 ， 日 本 很快 加 入 欧 美 的
44、工 业 体 系 ， 由 政 府 主 导 ， 引 进 很 多 技 术 ， 一 直 到 一 次 大 战 结 束 ， 当 时 英 日 还是 同 盟 ， 有 史 料 记 载 日 本 于 1915 年前后 引 进 了 英 国 维 克 斯 公 司 提 供 的 图 纸 ， 按 图 施 工 在 日 本船 厂 建 造 军 舰 ， 可 见 图 纸 在 当 时 的 各 国 工 业 中 起 到 非 常 关 键 的 作 用 ， 随 后 的 二 次 大 战 ， 当 时的 不 少 间 谍 活 跃 于 工 业 领 域 窃 取 图 纸 ， 用 于 军 备 竞 赛 。 从 机 械 制 图 投 影 习 惯 可 以 看 出 当 时海
45、 洋国 家 和 内 陆 国 家 有 明 显 的 区 分 ， 德 国 东 欧 和 中 国 采 用第 一 角 投 影 法 ， 英 美 日 采 用 第 三 角 投 影法 。机 械 制 图 是 在 十 八 世 纪 后 半 ， 从 艺 术 类 图 形 中 分 离 出 来 ， 经 过 大 学 的 专 家 教 授 提 炼 总结 ， 形 成 一 种 科 学 的 绘 画 ， 使 得 原 来 靠 少 数 天 才 才 能 完 成 的 绘 画 ， 通 过 大 学 或 者 工 厂 的 培训 一 般 人 可 以 掌 握 ， 制 图 体 系 的 人 才 供 需 平 衡 ， 各 类 工 具 载 体 方 便 而 且 产 业 化
46、 ， 这 样 可 以说 ， 工 程 图 形 上 的 达 到 了 阶 段 性 的 最 经 济 状 态 。 制 图 方 法 本 身 在 十 九 世 纪 初 到 电 脑 发 明 前 ，没 有 根 本 性 的 变 化 。机 械 制 图 仅 仅 是 图 形 系 统 的 子 系 统 ， 整 个 图 形 系 统 的 发 展 还 出 现 其 他变 革 与 创 新 ， 文 艺复 兴 后 ， 油 画 技 术 得 到 很 大 的 提 高 ， 很 多 画 匠 开 设 肖 像 画 馆 ， 由 于 天 才 画 家 的 稀 缺 ， 这 个行 业 只 有 少 数 贵 族 能 够 享 受 ， 到 了 资 产 阶 级 上 升 期
47、 ， 上 流 社 会 特 别 时 兴 肖 像 画 ， 但 是 天 才画 家 并 不 很 多 ， 一 般 三 流 的 画 馆 由 于 画 得 不 是 太 像 ， 行 业 处 于 不 完 善 状 态 。 照 相 机 的 产 生 使得 人 类 在 图 形 技 术 获 得 一 次 划 时 代 的 进 步 ， 由 于 肖 像 画 的 需 求 ， 一 般 平 民 也 希 望 有 一 幅 自己 的 肖 像 ， 照 相 机 可 以 照 得 一 摸 一 样 ， 自 然 照 相 机 一 出 来 ， 商 业 模 式已 经 等 候 了 。 十 九 世 纪 末 到 二 十 世 纪 初 ， 照 相 机 的 发 明 对 于
48、 人 类 来 说 是激 动 人 心 的 一 次 创 新 ， 照 相 机 的 照 片 的 图 像 与 人 类 眼 见 的 图 像 透 视 一 致 ，效 率 大 大 提 高 ， 照 相 促 使 了 很 多 科 学 研 究 可 以 方 便 精 确 地 得 到 实 物 图 形 ，也 促 进 一 些 行 业 通 过 便 捷 图 形 获 得 而 快 速 发 展 起 来 ， 如 报 纸 新 闻 行 业 ，也 使 得 机 械 行 业 和 其 他 商 业 可 以 借 助 于 照 片 学 习 借 鉴 ， 提 高 社 会 效 率 ，不 过 照 相 使 得 写 实 绘 画 不 再 被 社 会 需 要 ， 绘 画 走
49、入 纯 艺 术 道 路 ， 从 此 以后 西 方 绘 画 同 中 国 一 样 ， 进 入 主 观 世 界 追 求 艺 术 境 界 ， 梵 高 和 毕 加 索 的绘 画 不 再 像 真 人 ， 抽 象 主 义 大 肆 流 行 。照 相 机 出 来 不 久 ， 电 影 马 上 跟 了 上 来 ， 电 影 把 静 态 图 形 动 态 化 ， 再 现 人 类 生 活 真 实 情景 ， 完 全 使 人 类 进 入 一 种 崭 新 的 视 觉 娱 乐 境 界 。 电 影 独 立 创 造 了 娱 乐 行 业 ， 电 影 也 介 入 科研 活 动 和 动 作 研 究 ， 对 于 生 产 技 术 有 促 进 作 用 ， 如 1912 年 ， 吉 尔 布 雷 斯 夫 妇 在 美 国 机 械 工 程师 学 会 会 议 上 ， 首 次 发 表 了 题 为 细 微 动 作 研 究 的 论 文 ， 在 文 中 他 们 首 创 用 电 影 摄 影 机 和计 时 器 将 作 业 动 作 拍 摄 成 影 片 并 进 行 分 析 的 方 法 。 照 片 和 电 影 对 于 制 图 都 是 辅 助 提 高 ， 并 没有 替 代 。 而 初 期 的 电 影 出 现 ， 并 不 对 文 学 作 品 构 成 冲 击 ， 相 反 有 一 个 互 促 作 用 ， 但
