基于AR技术的中东铁路遗产保护应用研究——以南支线铁路遗产为例

王新英，商显英

（1. 吉林建筑大学艺术设计学院、寒地建筑文献与文化研究所，吉林 长春 130018；2. 吉林建筑大学研究生院，吉林 长春 130018）

如何探索更为合理的工业遗产保护与利用模式，如今已经成为学术研究领域热点问题。实践证明，成功有效的工业遗产保护与利用案例往往能够成为当地经济新增长点和其他地区竞相模仿的范例。但是，随着工业遗产保护实践工作的不断深入，数字化时代来临、科技手段更新，常规工业遗产保护与利用模式不可避免的将会面临挑战。本文将以中东铁路南支线遗产为例，在新媒体技术视角下，探讨AR技术在铁路遗产保护中的应用问题。

1 中东铁路南支线遗产保护与利用现状

中东铁路始建于1898年6月，1903年7月正式通车运营，由干线和南支线组成，全长2 489.20 km（干线长1 514.30 km、南支线长974.90 km）。其中，南支线自哈尔滨站始，由东北至西南，沿途经过今黑、吉、辽三省，终至旅顺站。经过笔者实地调查统计，原南支线沿途留存有300余栋（座）中东铁路时期铁路遗产。

中东铁路南支线途经区域与干线途经区域在地理、气候、人文、历史等方面存在明显差异，使得南支线铁路遗产在地理分布、生存环境、建筑材料等方面别于干线，形成南支线铁路遗产在后期保护与利用方面明显的自身特征。

1.1 铁路遗产生存区域历史风貌衰退

中东铁路南支线的修筑与运营，不仅改变了当时铁路沿线城镇的分布情况，也促使了铁路沿途城镇的城市发展，修建有大量铁路建筑的中东铁路用地，也成为当时多数铁路沿线城镇的中心区域。但是，随着城镇的快速发展使得多数原中东铁路用地逐渐成为城市老旧城区，区域内部发展速度放缓。20世纪90年代之前，中东铁路南支线沿途铁路遗产生存所依托区域内的历史风貌尚未有太多改变。但是，随着城市旧城区改造、铁路线路升级与变迁、部分铁路车站停运等外界因素，不仅相当数量的南支线铁路遗产原有使用功能发生衰退或者改变，建筑本体也遭到不同程度破坏或拆毁。与此同时，铁路遗产生存区域内新建筑在形态、尺度、建材等方面与铁路遗产不协调。上述情况都最终导致中东铁路时期规划建设的铁路用地街区轮廓被打破，铁路遗产彼此孤立存在，铁路遗产与街区的历史风貌发生不同程度衰退（图1、图2、图3）。

图1 中东铁路南支线铁路遗产生存现状（黑龙江省部分）

图2 中东铁路南支线铁路遗产生存现状（吉林省部分）

图3 中东铁路南支线铁路遗产生存现状（辽宁省部分）

1.2 铁路遗产保护状况不理想

通过实地调查，中东铁路南支线铁路遗产按照现今保护状况可分为3种情况：第一，维持原使用功能、继续使用，如陶赖昭站站舍、德惠站站舍、开原站站舍、沈阳站站舍、大连站站舍、旅顺站站舍等；第二，已改变原使用功能、继续使用，如铁岭站站舍、公主岭站站舍、宽城子站俱乐部旧址、宽城子站军官营房旧址等；第三，已废弃或闲置，如中德站水塔、窑门站东正教教堂旧址、公主岭站机车库旧址等。从数量比例关系来看，后两种情况所占比例偏高。

2013年，以吉林省、辽宁省中东铁路建筑遗产正式公布为全国重点文物保护单位为契机，中东铁路南支线遗产的保护问题再度受到关注。吉林、辽宁两省的德惠、公主岭、辽阳、大连等地陆续开展了相关铁路遗产的修缮与环境整治工程（图4）。但是，在取得成绩的同时也凸显出单纯文物修缮、传统保护模式的局限性。如原窑门站东正教教堂旧址在保护修缮之后，多年来处于闲置状态，暂未进行合理利用。与此同时，针对单体铁路遗产的保护修缮往往会造成其与周边环境的不协调感，增强突兀感，使铁路遗产在修缮后面临着二次衰败的潜在危机（图5）。

图4 辽宁省辽阳市白塔历史文化街区

图5 维修后的窑门站东正教教堂旧址与生存环境对比

1.3 铁路遗产保护意识有待提升

如上所述，目前部分南支线铁路遗产生存区域历史风貌已经出现衰退迹象，区域内南支线遗产本体与周边存在的私搭乱建“三小”和破窗改门等现象不仅破坏历史风貌，存在安全隐患，也影响区域内居住者的生活质量提升。此外，由于多种原因导致区域内出现人口外迁、常驻人口数量降低，暂住人口文化素质有待提升的现实情况。这些现实情况综合作用在一起，都导致了目前区域内居住者对铁路遗产的认同感不高，保护意识不强，这些无疑会影响中东铁路作为动态线性遗产的价值延续和未来发展。毋庸置疑的是社会层面的广泛关注和参与，尤其是铁路遗产使用者和管理者的参与和认同，是中东铁路这类动态线性遗产是否能够得到有效保护和合理利用的关键。

2 AR技术在铁路遗产保护中的优势

2.1 AR技术概念及特征

AR（augmented reality）。AR技术即增强现实技术，也称作扩增现实技术。AR技术发源于VR技术（虚拟现实技术），又与VR技术存在显著区别。AR技术是“虚拟现实技术的延伸，是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实的世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或同一空间的一种技术”[1]。增强现实技术可以起到加强用户对现实世界的认知感，对真实世界起到扩张和补充的作用。AR技术具备虚实结合、三维沉浸、实时交互3种特征。虚实结合。AR技术可以将虚拟的物体叠加或者合成到真实世界中，方便用户对内容进行细致的观察。三维沉浸。AR技术可以为用户构建“真实感”的体验环境，使其更易融入虚实结合的环境，实现三维沉浸。实时交互。AR技术利用已有的真实世界环境与虚拟场景进行完美融合，为用户提供一种“真实感”的复合视觉效果场景。

2.2 AR技术在建筑遗产保护中的优势分析

在工业遗产数字化保护发展趋势背景下，基于AR技术所具备的虚实结合、三维沉浸、实时交互的特性，将其应用于中东铁路南支线工业遗产保护应用领域，相较传统保护模式具有十分明显的优势。

2.2.1 扩展铁路遗产传播与文创模式

2017年2月国家文物局印发《国家文物事业发展“十三五”规划》，其中明确指出推广实施“互联网+中华文明”3年行动，鼓励通过观念创新、技术创新和模式创新，推动文物信息资源开放共享，推进文物信息资源、内容、产品、渠道、消费全链条设计。可以说，《国家文物事业发展“十三五”规划》为包括AR技术在内的新媒体技术应用于文化遗产保护营造了良好环境。AR技术可以使原本只能在本体物理空间内传递的信息，在数字化后与移动智能端（智能手机与平板电脑等）结合进行多角度、多层次的感官交互，这就能够将中东铁路遗产的传播与展示呈现出交互性、趣味性和体验感，拉近社会公众与原本“陌生”的铁路遗产间的时空距离，使铁路遗产传播与展示的“消费”由被动转向主导，某种意义上还可能催生或者拉动工业遗产旅游体验与文创产品经济的发展。

2.2.2 满足用户的信息需求

中东铁路南支线遗产作为物质文化遗产的重要组成部分，自身信息虽然具有直观性，但却是静态的、单向的，同时又受空间分布、使用状态、保存现状等多种因素限制，使得研究者或参观者等群体不能无阻碍的全面获知其信息。此外，传统遗产建筑信息主要以照片与图纸等形式呈现在二维平面上，不能有效直观的体现出各种信息要素（图6）。利用AR技术可以将数字化、虚拟化的铁路遗产模型叠加或合成到真实环境中，同时展示虚拟信息与真实环境信息，将两种信息相互补充、叠加，可以在不干扰铁路工业遗产现实生存状态的前提下，对遗产进行更加细致的观察，为研究者或参观者提供更为丰富的信息资源，满足其信息需求（图7）。

图6 中东铁路南支线高等候车室设计图（公主岭站）

图7 中东铁路南支线公主岭站高等候车室三维复原效果

2.2.3 增加公众认同感

中东铁路遗产保护需要全社会共同参与，尤其是遗产所在区域内公众的认可与参与。中东铁路南支线遗产数量众多，相关部门每年相对固定、有限的遗产保护资金投入难以顾及全部遗产，其中多数尚未列入各级文物保护单位名单，若想实现有效的保护需要依靠遗产所在区域内公众的认可与参与。如上所述，由于种种现实情况导致了铁路遗产保护氛围不佳、保护意识待提升。如果将AR技术应用于铁路遗产的保护应用，不仅可以降低成本，而且可以营造出遗产原始生存环境，让生活在铁路遗产区域内的公众重新认识身边“熟悉”的铁路遗产，营造保护氛围，增加认同感。

2.2.4 符合铁路遗产保护趋势

原中东铁路南支线地跨今黑、吉、辽三省，全线绵延近1 000 km，目前沿线各地分布有数量不等的共计300余栋（座）铁路工业遗产建筑。这些铁路工业遗产建筑自19世纪末、20世纪初修建以来已愈百年，在长时间使用过程中，不仅建筑本体发生了诸多变化，遗产所生存的自然与人文环境也发生改变，为铁路遗产的保护、修缮及利用问题提出了现实难题。将AR技术应用于铁路遗产保护相关问题研究，不仅成本相对较低，而且可以为相关方案提供技术保障与可逆性操作，产生虚实结合、三维沉浸、实时交互的效果，有助于预判保护、修复及利用方案的效果，避免对工业遗产的二次破坏。不仅符合未来文化遗产数字化保护发展趋势，也符合《国家文物事业发展“十三五”规划》的相关精神。

3 AR技术在南支线铁路遗产保护应用中的设想

在工业遗产数字化保护趋势之下，基于AR技术所具备的虚实结合、三维沉浸、实时交互3种特性，可以为实现中东铁路南支线遗产保护应用研究的拓展提供技术保障和新思路。根据中东铁路南支线遗产的历史与现状，将AR技术与移动智能平台（智能手机、平板电脑等）相结合，可以从铁路遗产的建筑信息复原、历史信息还原以及铁路遗产历史街区信息复原等几方面，来实现AR技术在中东铁路南支线遗产保护应用中的设想。

3.1 铁路遗产的建筑信息复原

基于建筑实体修缮的不可逆性、文物修复的“修旧如旧”原则，使得有关部门对文物建筑的修复采取慎重态度。采用AR技术不仅可以实现修复效果的预判、实现可逆性，而且同时可以构建虚拟环境，复原铁路遗产相关建筑信息。以往将铁路遗产的建筑信息在二维图纸或者照片上进行展现的方法，在识别过程中不仅需要较为专业的知识辅助，而且对于空间感的反映也不够完整。利用AR技术进行铁路遗产进行三维重构，可以完整的再现铁路遗产建筑的真实原貌（图8）。中东铁路南支线遗产凝结了历史变迁与中西建筑文化融合的信息，利用AR技术实现计算机生成虚拟模型实时叠加在现实环境中，让用户全方位的认识铁路遗产，为遗产保护提供技术保障。利用AR技术可以实现铁路遗产模型与真实环境的融合，同时利用手势对移动智能平台（智能手机、平板电脑等）上的模型进行旋转、透视等虚实交互，更加全面的了解这些铁路遗产的外观结果、装饰细节，以及内部结构与布局，而这些是传统照片、图纸展示无法实现的，同时用户也不必亲临铁路遗产所在地，摆脱了时空限制。

图8 通过智能手机在真实环境中实现中东铁路工业遗产AR展示（来源：作者自绘）

3.2 铁路遗产的历史信息还原

今黑、吉、辽三省留存的中东铁路南支线遗产经历百年风霜雨雪，建筑外貌和内部布局都发生不同程度改变，很多铁路遗产因为所生存环境的改变而失去活力，但是它们曾经都承载过与中东铁路修筑或运营有关的历史事件。正如同俄国作家果戈里所说的那样“建筑是世界的年鉴，当歌曲和传说都缄默的时候，只有它还在说话”。

目前，多数有关中东铁路遗产的主题展览展示中只能够通过历史照片或者现状照片呈现铁路遗产某一特定时刻的历史信息，而且这些内容缺乏与建筑整体间的直接联系，缺乏铁路遗产百年变迁的完整信息。AR技术具有对真实世界起到扩张和补充的作用，可以加强用户对现实世界的认知感。将AR技术环境中的中东铁路南支线遗产模型作为铁路遗产历史信息的直观载体，在模型上附着各种人文或历史信息，可以将有关中东铁路的历史事件场景一一对应放置在现实场景中，实现真实与虚拟景观的融合，达到再现历史信息的效果，增强公众对中东铁路遗产的认知，可以起到更好的遗产保护宣传效果。

3.3 铁路遗产历史街区的信息复原

中东铁路南支线修筑时，中东铁路公司与中东铁路工程局根据各车站等级，围绕车站站舍及铁路线路两侧规划、建设铁路用地，为满足铁路运营及居民生产生活需要在铁路用地内修建了数量不等的各类建筑设施，具体包括车站站舍、给水塔、机车库、铁路职工住宅、护路军营房等。原中东铁路用地如今形成了诸多具有自身特色的历史街区，如辽阳市白塔历史文化街区、长春市宽城子历史文化街区等。如上所述，因为多种原因许多铁路历史文化街区风貌已经衰退，原有街区内的固有关系发生改变，这些现实情况都为保护提出了难题。如果要彻底复原这些铁路遗产所生存的历史街区面貌，无疑需要大量资金的投入，而且在短期内实现具有困难。如果利用AR技术将历史街区内遗产建筑的原貌叠加在街区现状上，使用户在历史街区现场通过历史影像与现状情况的空间对比，加深对街区的了解，增加公众认同感，营造更好的工业遗产保护氛围，同时也可能为保护资金投入争取到多渠道来源。

上述基于AR技术的中东铁路南支线遗产保护应用设想，不仅可应用于铁路遗产保护研究领域，也可以将数字化内容叠加在与之相关的铁路遗产文创产品之中，或者相关主题展览场景环境中，这样可以在某种程度上使公众在对铁路遗产主题文创产品或者展览活动的消费过程中，实现对铁路遗产保护理念和意识的“消费”，达到反哺铁路遗产保护的效果。

4 结束语

新媒体时代，以AR技术为代表的新媒体技术为铁路遗产的保护、文化认知与传播提供了比以往更为多样、有效的途径和方法。将AR技术应用在中东铁路南支线遗产保护领域，不仅提供了一种应用的技术保障与研究思路，也具有弥补现有保护应用策略的良好效果。在工业遗产数字化保护趋势下，可以说基于AR技术的中东铁路南支线遗产保护应用是未来的一种发展趋势，应当抓紧时间加速相关技术研发，推进实际应用开展。