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北宋元祐水运仪象台昼夜机轮有几重?--《金史·历志》“浑象”篇的史料价值

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社会科学动态 2024年第2期 113-119页

作者：邱靖嘉中国人民大学历史学院北京100872

今本《金史·历志》附载“浑象”篇,有学者认为乃是元朝史官主要抄取苏颂《新仪象法要》而成。但若仔细分析不难发现,其实这篇“浑象”的生成过程颇为复杂:它最初可能是出于金朝司天台官员研究复原北宋元祐水运仪象台时参据苏颂《新仪... 详细信息

今本《金史·历志》附载“浑象”篇,有学者认为乃是元朝史官主要抄取苏颂《新仪象法要》而成。但若仔细分析不难发现,其实这篇“浑象”的生成过程颇为复杂:它最初可能是出于金朝司天台官员研究复原北宋元祐水运仪象台时参据苏颂《新仪象法要》等书而撰成的说明记录,后被金章宗朝司天台长行张翼收入《天象传》,元初此书被献入史馆,最终为元末修《金史》所采用,其中的“浑象”内容被抄取出来,增以金事,稍加编纂,最终呈现出《历志》“浑象”篇的面貌。其所记北宋元祐水运仪象台昼夜机轮五重,与苏颂原书所载八重机轮明显不同,可能反映的是元祐所制铜仪象减去三重夜间报时装置的事实,具有独特的史料价值。

关键词：《金史·历志》浑象水运仪象台文本生成

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宋代水运仪象台图像复刻与虚拟展示设计

设计 2024年第7期37卷 28-32页

作者：薛艳敏靳涛周毅晖西安理工大学艺术与设计学院

提升宋代水运仪象台虚拟展示设计的沉浸性、交互性。实地调研、测绘,将三维建模和动画、360全息投影等三维数字化技术应用于水运仪象台的虚拟展陈。真实复刻出其虚拟模型,呈现出虚拟立体的数字图像,完整且清晰地展示了其外观构造和内部... 详细信息

提升宋代水运仪象台虚拟展示设计的沉浸性、交互性。实地调研、测绘,将三维建模和动画、360全息投影等三维数字化技术应用于水运仪象台的虚拟展陈。真实复刻出其虚拟模型,呈现出虚拟立体的数字图像,完整且清晰地展示了其外观构造和内部结构及机械运转状态。数字化技术为展示水运仪象台的千年风貌提供了新的方式,对于中华文明史上杰出科技的保存与传播有积极的借鉴意义。

关键词：水运仪象台数字化全息投影虚拟展示展示设计

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水运仪象台枢轮的两种复原方案探源

中国科技史杂志 2023年第2期44卷 264-273页

作者：徐思源王哲然清华大学科学史系

枢轮是水运仪象台复原研究中的重点与难点，依受水壶是否可独立于枢轮转动，形成了“翻斗”与“定斗”两种复原方案。经本文考证，康布里奇所提出的“翻斗”方案，既出于精确计时和保证枢轮正常运转的考虑，同时也受到了李约瑟《新仪象... 详细信息

枢轮是水运仪象台复原研究中的重点与难点，依受水壶是否可独立于枢轮转动，形成了“翻斗”与“定斗”两种复原方案。经本文考证，康布里奇所提出的“翻斗”方案，既出于精确计时和保证枢轮正常运转的考虑，同时也受到了李约瑟《新仪象法要》错误译文的误导。伯斯塔尔在添加了于文无据的切断凸轮的基础上，复原出可运转的模型，是为最早“定斗”方案的实现者。康布里奇与伯斯塔尔此后就受水壶是否可动等问题产生了一系列争论。对这段水运仪象台早期研究史的分析表明，无论“翻斗”还是“定斗”,皆有不尽如原始文献之处，这为后续研究水运仪象台的现代复原留出了进一步探索的空间。

关键词：水运仪象台枢轮复原翻斗《新仪象法要》

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水运仪象台主题儿童玩具设计研究

水运仪象台主题儿童玩具设计研究

作者：郑彩霞江苏大学

学位级别：硕士

优秀传统文化是一个民族和国家最珍贵的宝藏,文物则是传统文化的缩影,映射着时代的历史、艺术和科技原理,承载着古人的伟大智慧。近年来,多项关于传统文化传承和发展的相关政策相继发布,新时期以来,科技的发展也使得中国古代科技文化引... 详细信息

优秀传统文化是一个民族和国家最珍贵的宝藏,文物则是传统文化的缩影,映射着时代的历史、艺术和科技原理,承载着古人的伟大智慧。近年来,多项关于传统文化传承和发展的相关政策相继发布,新时期以来,科技的发展也使得中国古代科技文化引起了很大的重视,但当前传统科技文化的传播方式仍存在一定局限性。从宏观政策入手,以传统文化的重要分支之一传统科技文化为切入点,考虑到水运仪象台在科技史中的重要地位与历史意义以及玩具作为载体的优势,结合对小学生核心素养的培养与重视,以水运仪象台为研究主题,学龄儿童为研究对象,儿童玩具为载体,儿童认知心理学、儿童参与设计等理论为研究基础,对水运仪象台进行主题玩具设计转化,拓宽古代科技的传播范围与传播方式。本课题的研究过程包括水运仪象台主题元素的选择,玩具设计方向的聚焦,设计需求的挖掘与设计原则的构建以及设计实践的验证四个阶段。考虑到儿童的认知差异,在整个研究过程中,通过分析多项分类标准,将目标用户的学龄儿童分为低年级和中高年级两个阶段,在此基础上展开后续研究。第一阶段的研究是为了将水运仪象台主题元素更好的融入儿童玩具设计中,使其符合儿童认知发展规律,所以需要对后续设计中水运仪象台主题元素的运用进行分析,首先运用文献归纳、中文分词工具以及卡片分类的方法,对水运仪象台进行主题元素的提取与分类;其次基于儿童认知水平对水运仪象台主题元素与不同阶段用户进行对应分析,并结合儿童参与法,对其结果进行验证与调整;最后运用文献归纳将主题元素的转化方法总结为具象转化、抽象转化、复刻沿用三类,结合设计师焦点小组梳理主题元素的转化方法应用。第二阶段玩具设计方向的研究采用问卷调研方法聚焦玩具设计方向,对载体进行案例分析,归纳确定影响使用年龄的玩具特征与玩具设计要素。第三阶段在确定玩具载体的基础上,设计用户体验实验,结合儿童参与,运用用户旅程图,分析用户在玩具使用过程中的机会点与痛点,挖掘设计需求,并根据对设计需求的总结构建设计原则,梳理实施策略。第四阶段根据上述研究结论,进行水运仪象台主题儿童玩具设计实践。本文以水运仪象台为研究对象,对水运仪象台主题儿童玩具设计进行研究,探索了古代科技成果从资料、实物向儿童玩具设计实践转化的完整路径,明晰了将水运仪象台主题元素与儿童的认知能力进行匹配的过程,分析得出不同阶段儿童玩具中适用的水运仪象台主题元素,确定以拼插积木类玩具为设计载体,从设计需求出发,构建了安全性、趣味性、适龄性、文化性、容错性五项原则,并在设计实践中对上述研究结论进行应用,开发了奉旨动工、学徒日常、小小机械师和小小设计师四款以水运仪象台为主题的学龄儿童拼装玩具,为传统科技文化的传播转化提供合理路径。

关键词：水运仪象台学龄儿童元素分析玩具设计

基于“外部文本”的空间实验——以水运仪象台为例

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基于“外部文本”的空间实验——以水运仪象台为例

作者：杜娜南京艺术学院

学位级别：硕士

“外部文本”是彼得·埃森曼提出关于建筑生成的概念,作为中国古代天文计时仪器的水运仪象台同时也是一座大型木结构建筑,它的整体结构功能以及运行原理都反应出其隐藏的“外部文本”——宋代造物观念和前人建造经验。水运仪象台的研究... 详细信息

“外部文本”是彼得·埃森曼提出关于建筑生成的概念,作为中国古代天文计时仪器的水运仪象台同时也是一座大型木结构建筑,它的整体结构功能以及运行原理都反应出其隐藏的“外部文本”——宋代造物观念和前人建造经验。水运仪象台的研究对于传承古代优秀工匠精神,弘扬优秀传统文化有着重要意义,水运仪象台的现代化转译对于延续古代优秀传统工匠技艺有着重要价值。本文以水运仪象台为研究对象,从传统造物观念入手分析了“材美工巧”的技术观与“中庸之道”的美学观在中国古代传统机械建造中的体现,建立了对中国古代传统机械建造的基本认知。以彼得·埃森曼图解建筑的“外部文本”为方法论,通过“外部文本”介入空间的案例找寻二者之间的联系,为艺术性符号转译的空间实验提供可参照的设计策略。进而深入分析了古代大型自动化机械天文钟——水运仪象台的整体结构、功能及运行原理,得出其以水为源动力,通过升水上下轮部分的运作而实现其自动化运行的特点,并且以核心部分的天衡系统作为动力控制部分将动力规律地传递给负责报时的昼夜八重机轮以及浑仪与浑象,从而达到观测天体、演示天象和报时的目的。结合水运仪象台诞生背景及运行原理总结出其是以前人设计实践和宋代新儒学思想与造物观念为“外部文本”而产生的造物活动。最终通过前文理论成果落实设计实践,以水运仪象台为“外部文本”,通过对其“意”、“构”、“形”的转译进行空间装置实验设计,对其传统形式和构造进行现代演绎,为传统文化和技艺的现代延续提供新的思路和策略。

关键词：传统造物观外部文本空间实验水运仪象台创新设计

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宋代水运仪象台虚拟展示设计研究

宋代水运仪象台虚拟展示设计研究

作者：靳涛西安理工大学

学位级别：硕士

水运仪象台是北宋科学家苏颂于1092年成功制造,是以水为动力来运转,集天象观测、天象演示、计时报时为一体的大型天文计时仪器。但随后毁于战争,直至近代,其复原才取得成功。水运仪象台现有展陈以传统展陈为主,已无法满足观众的审美需求... 详细信息

水运仪象台是北宋科学家苏颂于1092年成功制造,是以水为动力来运转,集天象观测、天象演示、计时报时为一体的大型天文计时仪器。但随后毁于战争,直至近代,其复原才取得成功。水运仪象台现有展陈以传统展陈为主,已无法满足观众的审美需求,导致科普效果不佳。本文提出水运仪象台结合360幻影成像系统的展示方式,旨在结合全新数字技术,提升展陈科技感、真实感,吸引更多的观众,以增强科普展陈。本文首先总结了水运仪象台相关知识,包括设计者、设计背景、社会价值、相关文献等,其次调研了水运仪象台现有展陈方式:实体为主和虚拟为主。现有展陈各有特色,但能够清晰展示水运仪象台机械构造、全流程展示运转原理、兼顾展陈体验的极少。故本文在国家授时中心多次观测了实物模型及演示动画,深刻了解了其机械结构、造型比例、运转原理,提出结合360伪全息投影技术的水运仪象台虚拟展示设计方案:先构建数字化模型,再制作虚拟影像,最后在360幻影成像系统中展示。虚拟影像分为形象认知展示和运转功能展示。形象认知部分旨在为观众展示水运仪象台的结构细节,包括计时报时系统、演示天象系统及观测天象系统,计时报时系统包括动力装置、控制装置及计时报时装置。结合线动成体、破碎动画、由无到有动效为观众呈现水运仪象台所有机械构造。运转功能展示部分按照其运转流程,用镜头语言结合水流动画等动画制作技巧为观众展示其运转全流程。水运仪象台虚拟演示视频结合360幻影成像系统,为观众呈现出立体虚拟的数字图像。本文的水运仪象台虚拟展示完整且清晰地展示了其机械结构、运转原理,具有真实性、科技性,为观众提供直观、舒适的观展效果,让文物的展陈内容更具有文化魅力与吸引力,对中华文明史和优秀科技文化的保护和传承起到了积极的参考作用。

关键词：水运仪象台数字化伪全息投影虚拟展示展示设计

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宋代水运仪象台天柱系统传动特性

清华大学学报（自然科学版） 2014年第11期54卷 1497-1501页

作者：唐乐为唐晓强李铁民刘志华王伟方清华大学精密仪器与机械学系北京100084

宋代水运仪象台是中国古代水力天文机械的杰出代表之一。它能通过控制水量调节枢轮运转速度,实现天文观测、天象演示和自动计时的功能。该文在建立水运仪象台完整运动系统模型的基础上,重点研究天柱传动系统的运动特性。首先分析天柱系... 详细信息

宋代水运仪象台是中国古代水力天文机械的杰出代表之一。它能通过控制水量调节枢轮运转速度,实现天文观测、天象演示和自动计时的功能。该文在建立水运仪象台完整运动系统模型的基础上,重点研究天柱传动系统的运动特性。首先分析天柱系统运动过程,然后通过3维模型对运动进行仿真分析,并引入仿真摩擦力计算结果,研究各传动摩擦力对天柱系统的运动敏感度问题。计算结果表明:地毂与天柱下轮摩擦力对天柱系统运转影响最大;天柱系统在给定结构条件下,能够保证水运仪象台的正常运转。

关键词：水运仪象台天柱系统传动特性

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水运仪象台复原之路:一项技术发明的辨识

自然辩证法通讯 2019年第4期41卷 43-51页

作者：张柏春张久春中国科学院自然科学史研究所北京100190 中国科学院科技战略咨询研究院北京100190

北宋苏颂和韩公廉于1092年主持制成水运仪象台。20世纪50年代,刘仙洲、李约瑟等科技史学家研究《新仪象法要》,分析这套装置的构造原理及其擒纵机构。王振铎在1958年春制成1:5的水运仪象台复原模型。英国学者康布里奇和日本工程师土屋... 详细信息

北宋苏颂和韩公廉于1092年主持制成水运仪象台。20世纪50年代,刘仙洲、李约瑟等科技史学家研究《新仪象法要》,分析这套装置的构造原理及其擒纵机构。王振铎在1958年春制成1:5的水运仪象台复原模型。英国学者康布里奇和日本工程师土屋荣夫先后在1961年和1993年,分别就"受水壶"和"天关"提出新的复原方案,从而充分读懂了中国的擒纵机构。80年代以来,基于上述研究成果,若干个团队对水运仪象台做了不同比例的复原,包括原大尺寸的复原品。

关键词：水运仪象台擒纵机构复原

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水运仪象台的数字化复现及其虚拟仿真系统优化研究

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水运仪象台的数字化复现及其虚拟仿真系统优化研究

作者：张恬哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

水运仪象台是我国宋代发明的一件世界最早的水利天文仪器,是古代蓬勃发展的科技文化的代表。它内部结构精细,在我国古代机械与天文研究中具有极高的地位。目前水运仪象台复原件仅在极少地区得以展示,但内部仍无法让游客参观。近年来对... 详细信息

水运仪象台是我国宋代发明的一件世界最早的水利天文仪器,是古代蓬勃发展的科技文化的代表。它内部结构精细,在我国古代机械与天文研究中具有极高的地位。目前水运仪象台复原件仅在极少地区得以展示,但内部仍无法让游客参观。近年来对于水运仪象台复原的研究虽有所增多,但其数量较其他古代文物研究相比仍较少,水运仪象台的历史地位与科技知识亟需通过数字化的形式普及给广大群众。本文以水运仪象台的数字化复现作为主要研究对象,还原其运行原理,并结合虚拟现实技术,设计制作了水运仪象台虚拟仿真系统,旨在使更多人更好地体验与了解我国宋代的这一伟大的科技文化成果。为了增加用户体验的真实感、浏览的流畅度,本文对系统进行了优化,包括模型、水流、视频交互以及使用遮挡剔除算法对系统运行帧率及性能进行提升。本文具体介绍了水运仪象台的内部结构和元件间传动原理、虚拟现实及遮挡剔除算法的发展与现状以及对于水运仪象台的数字化与虚拟现实技术结合的研究意义,具体研究内容与成果如下:利用文献研究法对水运仪象台的历史地位、内部结构与运行方式进行总结归纳,收集古文物数字化保护资料,探索目前水运仪象台在数字化方面的不足之处,确定本文工作内容。利用Pi XYZ、Obi Fluid等插件优化系统的多种功能,并对遮挡剔除算法的原理和优化算法进行详细介绍,分析规划遮挡剔除在本系统中应用的逻辑与步骤,完成对比实验验证优化成果。通过前期调研完善系统需求与功能设计。以增加系统的科普性为目标,在交互方面实现了语音讲解、传动视频交互、空间切换等功能,满足用户了解水运仪象台的结构与传动原理的需求。通过在系统中进行漫游,满足用户无法实地参观水运仪象台复原件的需求。通过虚拟现实技术与多种优化技术实现良好的用户体验。基于本系统的科普性与沉浸式体验进行了可用性度量与用户体验测试分析。可用性度量从用户学习效率与可用性测试两个方面进行评估,用户体验测试包括了系统的几种功能与交互方式的评估。对测试结果统计分析,整理本系统的优点与不足,分析本系统复原成果并设定未来改进的目标。

关键词：水运仪象台遮挡剔除虚拟现实仿真优化