木構(gòu)樹輪定法及中國古建筑應(yīng)用展望陳靂

1、建筑學(xué)報98學(xué)術(shù)論文?？疉JACDEMICARTICALISSUE木構(gòu)樹輪定年法及中國古建筑應(yīng)用展望TREERINGDATINGMETHODFANCIENTTIMBERWKITSAPPLICATIONTOCHINESETRADITIONALTIMBERWKARCHITECTURE陳靂12藍(lán)志玟3ChenLiLanZhiwen摘要木構(gòu)樹輪定年法是樹輪年代學(xué)原理應(yīng)用在古代木結(jié)構(gòu)建筑年代鑒定的一種方法，比起其它的歷史建筑鑒定方法更加精確，此法

2、已經(jīng)在歐洲進行了成功的嘗試。本文介紹的鑒定過程是利用LignoVision軟件、TSAWin軟件和木材數(shù)據(jù)庫對樣品進行年輪波的繪制與分析計算，獲得準(zhǔn)確的年代指標(biāo)。中國擁有悠久的木構(gòu)建筑歷史，還有大量的實物存留，只要建立特定的樹木年輪數(shù)據(jù)庫，該鑒定方法就完全可以應(yīng)用于中國古代木構(gòu)建筑的鑒定。關(guān)鍵詞樹輪年代學(xué)樹輪定年法年輪波中國古建筑年代鑒定ABSTRACTTheTreeringdatingmethodistheapplicationofD

3、endrochronologytoancienttimberwk’sagedetermination.ThismethodismeprecisethanthecommonwaystodeterminehisticarchitecturewhichisalsoattemptedsuccessfullyinEurope.ThispaperintroducesthedeterminationprocessbyusingLignoVisionT

4、SAWinMacroHolzDatawhichcandrawtheannualringwavecurveanalyzecalculatethedatafinallyobtainsthecrecttimeindex.Chinahasalonghistyoftimewkarchitecturetherearealsolotsofoldbuildingsremained.Suchdeterminationmethodcanbeappliedc

5、ompletelytoChinesetraditionalarchitectureaslongascertaindatabaseisfinished.TheTreeringDatingmethodhasimptantscientificmeaningbroadapplicationfegroundfChinesetraditionaltimberwkarchitectureagedetermination.KEYWDSDendrochr

6、onologymethodofTreeringDatingannualringwaveChinesetraditionaltimberarchitectureagedetermination樹木年輪是樹木生長的標(biāo)志特征，上面存留著重要的生命記憶，樹木年輪學(xué)是通過年輪研究來獲取信息進行氣候?qū)W、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、考古學(xué)、災(zāi)害學(xué)研究的一個學(xué)科。現(xiàn)在國內(nèi)對于古代木結(jié)構(gòu)建筑的年代鑒定常用的是歷史學(xué)的考證方法，似乎與樹木年輪學(xué)并無關(guān)系。然而，近年來一

7、些歐洲國家的研究機構(gòu)成功地將樹木年輪學(xué)的成果應(yīng)用到了古代木構(gòu)建筑的鑒定上，使古代木構(gòu)建筑的年代鑒定研究擴展到了一個嶄新的領(lǐng)域。1傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的年代鑒定方法年代鑒定是對歷史建筑進行深入研究的前提和基礎(chǔ)。當(dāng)前中國古代建筑的年代鑒定方法主要有兩種，一是歷史文獻資料的考證，一是建筑物現(xiàn)狀的考證，傳統(tǒng)的建筑年代鑒定方法只能將上述兩種方法相結(jié)合，對比現(xiàn)存建筑與已知該年代的建筑或“法式”確定年代，然后將現(xiàn)存建筑與文獻資料對比以驗證結(jié)論(圖1)，但二者

8、皆有不足之處[1]。以中國古建筑為例，一座木構(gòu)建筑體積龐大，構(gòu)件眾多，其中梁架與斗是特征最明顯的構(gòu)件，也是年代鑒定的主要依據(jù)，它們的斷面尺寸、排列方式及各種形態(tài)特點是重要的年代斷定標(biāo)準(zhǔn)。然而中國古代建筑形制相似，后人仿建的情況司空見慣，至于加建替換更是習(xí)以為常。另一方面建筑本身也有特殊性，官方的規(guī)范形制在民間常常早已存在，從“法式”上判斷建筑年代會有很大的誤差。若以文獻作為年代鑒定的依據(jù)，也有不確定性。中國古代建筑的相關(guān)資料主要有：金石

9、文字、題記和古代文獻。比如，建筑旁邊的碑刻記錄，梁柱上的題詞或文學(xué)作品中的描寫，各種縣志史書等等。碑刻記錄與史志因為與修建者的功績有關(guān)往往夸大其詞，甚至歪曲臆造，只能作為參考。文人的題詞往往有感而發(fā)，主觀成分甚濃，更不足信。除此之外，還有大量散落民間的古建筑根本沒有文獻資料可查。2年輪年代鑒定方法考古學(xué)上將文物年代鑒定方法分為相對年代法和絕對年代法，前者是指各種遺跡和遺物在時間上的先后關(guān)系，后者是指它們的做成距今年數(shù)。相對年代法是指地層

10、學(xué)和類型學(xué)的方法，絕對年代法又有兩種，歷史考古法和現(xiàn)代科技法。運用科學(xué)技術(shù)的絕對年代法包括放射性碳素法、熱釋光法、古地磁法、鉀—氬法、樹輪定年法其中樹輪定年法是精準(zhǔn)度最高的一種，在國外已經(jīng)成功地運用到了古代木結(jié)構(gòu)的斷代鑒定之中。2.1樹輪定年法的原理與軟件計算美國天文學(xué)家道格拉斯(Douglass)在20世紀(jì)初建立了樹輪年代學(xué)，他通過此方法測定印第安人遺址中的樹木年輪，成功地測算出遺址的年代。此后樹輪年代學(xué)有了長足的發(fā)展，美國和德國都建

11、立了萬年以上長序列年輪年代表，運用此方法可以對遠(yuǎn)在新石器時代的遺跡進行精確定年，也可以對14C年代進行校正。樹輪定年法的具體應(yīng)用體現(xiàn)在溫濕地區(qū)的交叉定年法，干旱地區(qū)的骨架定年國家自然科學(xué)基金資助項目(50808132）；中國博士后特別資助(200902252)作者單位：1上海大學(xué)美術(shù)學(xué)院(上海，200444)2同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院(上海，200092)3德國班貝格大學(xué)古跡保護研究所收稿日期：20090430建筑學(xué)報100學(xué)術(shù)論文專

12、刊AJACDEMICARTICALISSUEGleichlaeufigkeit(_SGlk)]樣本=年代，參考=樣本序列[SignatureStandardGleichlaeufigkeit(S_GLk)]樣本=年代，參考=年代[SignatureSignatureGleichlaeufigkeit(SSGLK)]信度取值GLK75%3)GSL(Signature)是將GLK值統(tǒng)計化數(shù)據(jù)。信度取值：＊=95%＊＊=99%＊＊=99.9%

13、4)TVBP(TvalueBailliePilcher，以Pilcher命名的常態(tài)分析數(shù)據(jù))與TVH(TvalueHollstein，以Hollstein命名的常態(tài)分析數(shù)據(jù))計算公式：tvalue檢定，當(dāng)樣本年輪超過50個年輪數(shù)，tvalue3.5時，結(jié)果的可信度就越高。tvalueBailliePilcher(TVBP)去線性分量(Detrending)后的t值，輪帶寬與對數(shù)的平均(最大值100)。tvalueHollstein(TV

14、H)去線性分量后的t值與默認(rèn)值(最大100)。s(i)為樣本的時間序列s為平均數(shù)r(i)為數(shù)據(jù)庫參考樣本的時間序列r為平均數(shù)信度取值TVBP3，TVH35)CDI(CrossdateIndex，交叉年代指數(shù))設(shè)算公式年代鑒定軟件。針對待檢測建筑，必須了解其歷史背景，盡量掌握其建造及改建的時間順序。在年輪鉆木取樣之前，應(yīng)觀察分析，尋找適當(dāng)寬度的木材，確定最佳鉆入點，若能取到樹木采伐時最外一年期的樣品最佳，如木構(gòu)件沒有最外年輪，則盡量取到外

15、層。采樣木材長度應(yīng)超過30cm，年輪線超過50條，且基本完整，采樣數(shù)量不少于5個，這樣檢測結(jié)果更加精準(zhǔn)。用木材擷取器采樣之后應(yīng)填補采樣洞孔，詳細(xì)紀(jì)錄時間地點，將樣品編號記錄存檔。采樣時若遇到有樹脂特征的木材，如橡木或檜木等，可能發(fā)生樣本斷裂，只要年輪紋路一致就不會妨礙檢測結(jié)果。其后將圓形斷面樣本加工成半圓形斷面，磨光面掃描(分辨率不低于1500dpi)，數(shù)據(jù)存檔。然后利用LingnoVision軟件，分析年輪，繪制年輪曲線，分析結(jié)果存檔

16、。再利用TSAPWin(TimeSeriesAnalysisProgrammTSAP)軟件進行年代鑒定，結(jié)果存檔。TASPWin軟件需要樹木年輪數(shù)據(jù)庫的支持(目前該軟件數(shù)據(jù)庫僅限于歐洲樹種信息)。進行年輪波對比的關(guān)鍵一環(huán)是選擇符合采樣環(huán)境的年輪年表的數(shù)據(jù)庫，選擇的依據(jù)是采樣樹種，建材收集地區(qū)，樹木生長地區(qū)等?；緮?shù)據(jù)庫中的年輪波選定之后，TSAPWin軟件就會將采樣年輪波與數(shù)據(jù)庫年輪波進行對比，操作者可以在計算機上調(diào)整兩個年輪波的距離，

17、兩者越符合，年代判斷準(zhǔn)確率就越高(圖4、5)。2.1.4重要數(shù)據(jù)計算與信度取值(采用的可信計算數(shù)值范圍)：操作中用LignoVision軟件繪制出年輪波曲線，再用TSAWin軟件并借鑒數(shù)據(jù)庫進行年輪波分析，得出年代值與可取值指數(shù)[2](詳盡計算過程參見參考文獻[2])。在TSAWin軟件使用中有以下幾個重要的指標(biāo)。1)OVL(Serieslengthinyears)為年輪總數(shù)；2)GLK(德文Gleichl?ufigkeit的簡寫)[3

18、]將波幅相似的年輪波作為一個參考比例，以此作為年代判斷的指標(biāo)。GLK是TSAPWin軟件數(shù)值化的重要數(shù)據(jù)。計算公式：GLK=Σ(yij=xij)in%相等斜率區(qū)間的和，以%表達(dá)，對照年輪之年代辨識[SignatureGleichlaeufigkeit(SGLK.)]樣本=樣本序列，參考=年代[StandardSignatureCDI=T最大重疊數(shù)(maxoverlap)G5050重疊數(shù)(overlap)G=GLK_SGLKS_GLKSS