数字技术在中东铁路工业遗产保护更新中的应用研究——以窑门站区旧址为例

刘雨橦，莫畏

（1.吉林建筑大学；2.佛山科学技术学院）

1 引言

中东铁路是中国东北地区近代第一条铁路线路，是20世纪初期东北地区工业化、近代化、城市化发展过程的重要实物例证，对中国东北地区政治、经济、社会和自然环境产生了不可磨灭的深远影响。近年来，东北地区城市规模不断扩大、交通线路频繁升级等因素致使中东铁路工业遗产与城市更新发展间的矛盾日益凸显，大量中东铁路工业遗产被闲置废弃。由于保护理念相对传统、技术手段较为单一和缺乏后续科学管理，中东铁路修缮后存在“二次破坏”，因此，急需引入新的科学技术手段。

2 中东铁路工业遗产的数字化保护更新策略

工业遗产数字化，即将工业遗产的相关信息转为数字、编码引入计算机进行储存、计算、分析、建构模型与展示，具有可逆性、直观性、创新性、不易失真的优越特点[1]。在工业遗产保护更新中强调数字技术的应用，能最大程度保留工业遗产真实性，减少原始信息的损失。

实践中，通过激光雷达扫描仪初步获得的数据是三维数据，运用Revit 生成的模型是三维信息模型，在构建过程中数据关系几乎不会产生误差，使重建后的BIM为后续保护更新设计提供了最真实完整的数据参照。前期阶段复原生成的模型同时也是后期增强现实展呈路径的原始素材，最大程度上尊重中东铁路工业遗产的原真性。

3 中东铁路支线附属建筑群窑门站区旧址分析

3.1 窑门站区概况

窑门站时为中东铁路南支线三等站，现为德惠站至今仍正常运行。窑门站区留存的中东铁路工业遗产资源按最初使用功能划分，包括车站站舍、公共服务设施、职工住宅、军事建筑等多种类型，共45栋。以原窑门车站站舍为中心，沿铁路线路分布见图1。在后续城市发展过程中，整体保存状况堪忧；原有空间格局被打乱却仍可窥得往日中东铁路窑门站附属建筑群的庞大规模，是研究中东铁路南支线的典型范例。

图1 窑门站区附属建筑分布图

3.2 现状问题分析

中东铁路作为线性分布的工业遗产，覆盖面积大、跨越时间长、建筑种类多。目前各地各自为政未构成联动保护，未形成统一的价值评估和修复体系，存在精度低、效率低的局限性，难以满足在调查、评估、保护、更新中的现实需求。已保护更新的窑门东正教堂旧址忽略了生存街区的整体复兴，修缮后其与周边环境产生割裂感，且因未找到合理用途而“二次衰败”。

在现存窑门站区职工住宅中，多数已在居民使用期间整修过，见图2：建筑外墙面损坏严重、内部结构也已依照生活习惯改造、屋顶存在较严重的破损、多被三小建筑包围且私搭乱建情况严重，不利于实体的整体性保护实施以及相关学术研究的深入。在实地调研过程中了解到，窑门站区旧址位置已逐渐成为德惠市的老旧城区，对内部居民生活质量提升有一定影响，使市民对现存工业遗产的认同感下降、保护意识逐渐淡漠。

图2 窑门站区部分职工住宅现状

4 基于数字技术的窑门站区附属建筑群保护更新实施

4.1 案例概述

本文以窑门站区附属建筑中的职工住宅为研究对象，主要分布在今沐德街、爱民街、拥军街、大华路等道路两侧，共计35 栋，现均作为民居使用。职工住宅根据职位高低设计独户和联户两类，均采用定型通用设计。建筑主体一般采用砖（石）结构，上托抬梁式木屋顶坡屋顶。个别保存较好的建筑正门入口处仍有木质雨棚留存。三角山花墙及檐下多以砖墙落影装饰和木质杆件和山花板进行装饰，建筑四周转角有隅石和壁柱装饰，檐部、墙面及勒脚多有砖砌直角线脚。

4.2 采集点云数据信息

利用激光雷达扫描仪对现存职工住宅建筑进行室内外的三维扫描，获得建筑单体表面点云数据，并为点云数据捕捉颜色信息，对应建筑纹理与几何特性，再对点云数据预处理实现数据优化，最终生成窑门站区附属职工住宅建筑完整的点云数据文件。

4.3 构建信息数据库

研究发现，BIM 技术解决了建筑遗产的图文信息联系断裂和信息混乱的问题，信息数据的实时更改与共享大大提高了整理过程的效率与数据的再利用率。BIM 技术将建筑信息与“族”构件结合，用户可使用构件搭建模型完成建筑信息数字化集成[2]。

通过Revit 建模生成的BIM 可将中东铁路工业遗产的各类信息集成到一个模型中，如该建筑的保护类型、地理位置信息、建筑编号、修缮记录等相关信息，见图3；在生成族构件库的同时，各构件对应信息也可分类录入族类型，如材质和装饰、尺寸标注等。将标准化的信息汇总在BIM 项目参数中，实现工业遗产信息数据的永久无损保存，以及多源、多时态、多尺度数据的有效融合。

图3 点云数据彩图及项目属性表

4.4 虚拟复原职工住宅

职工住宅建筑外立面与内部结构虽已改变，整体效果偏离原始图纸等资料，但主要构件基本保存完好。基于采集到的点云数据可对窑门站区职工住宅建筑进行精准绘图与建模，建筑细节均可高精度复原。融合激光雷达扫描仪采集的数据、现场拍摄的图片和影像资料以及在调研阶段收集到的图纸资料等信息，利用数字技术对模型进行精修改进，并对模型进行渲染，完成职工住宅的虚拟复原（见图4）。

图4 爱民街-10号建筑立面图纸与复原模型

4.5 基于BIM+的AR展呈

BIM 与AR 技术相结合可为中东铁路工业遗产的修复性展示提供有效实现路径，将虚拟复原的建筑模型置于真实环境中，实现虚拟影像与真实物体的互动。使用Reflect 将BIM 模型转换为实时3D 模型，即可以在移动设备上实现AR 查看功能，在不破坏现有职工住宅建筑形态的基础上，展示遗产的原初面貌；依靠AR技术虚实结合、三维沉浸、实时交互的特性，在后续的开发中逐步增加用户使用建筑构件搭建还原的体验流程，增加公众对中东铁路工业遗产的认同感。依靠AR 技术升级的中东铁路工业遗产展呈方式为保护更新提供了新的技术保障和思路，在减少传统方式所需资金投入的同时，实现及时优化并更改错误步骤、及时得到复原的虚拟结果。

5 结语

将数字技术应用在中东铁路工业遗产的保护更新中可以最大程度解决中东铁路工业遗产永续性保存的问题。既能保证相关数据信息的准确性，又益于各地联动保护的便捷性和可能性；分阶段增添和管理数据信息且互不影响，以实现在中东铁路工业遗产保护更新全生命周期的完整参与，为今后管理决策、价值定位与评估、修复与保护等方面的研究和实践提供科学、详实、有力的数据基础和分析结果，有效破解当前中东铁路工业遗产保护更新中的诸多现实难题。