劉雨橦，莫畏

（1.吉林建筑大學；2.佛山科學技術學院）

1 引言

中東鐵路是中國東北地區(qū)近代第一條鐵路線路，是20世紀初期東北地區(qū)工業(yè)化、近代化、城市化發(fā)展過程的重要實物例證，對中國東北地區(qū)政治、經(jīng)濟、社會和自然環(huán)境產(chǎn)生了不可磨滅的深遠影響。近年來，東北地區(qū)城市規(guī)模不斷擴大、交通線路頻繁升級等因素致使中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)與城市更新發(fā)展間的矛盾日益凸顯，大量中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)被閑置廢棄。由于保護理念相對傳統(tǒng)、技術手段較為單一和缺乏后續(xù)科學管理，中東鐵路修繕后存在“二次破壞”，因此，急需引入新的科學技術手段。

2 中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的數(shù)字化保護更新策略

工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化，即將工業(yè)遺產(chǎn)的相關信息轉(zhuǎn)為數(shù)字、編碼引入計算機進行儲存、計算、分析、建構(gòu)模型與展示，具有可逆性、直觀性、創(chuàng)新性、不易失真的優(yōu)越特點[1]。在工業(yè)遺產(chǎn)保護更新中強調(diào)數(shù)字技術的應用，能最大程度保留工業(yè)遺產(chǎn)真實性，減少原始信息的損失。

實踐中，通過激光雷達掃描儀初步獲得的數(shù)據(jù)是三維數(shù)據(jù)，運用Revit 生成的模型是三維信息模型，在構(gòu)建過程中數(shù)據(jù)關系幾乎不會產(chǎn)生誤差，使重建后的BIM為后續(xù)保護更新設計提供了最真實完整的數(shù)據(jù)參照。前期階段復原生成的模型同時也是后期增強現(xiàn)實展呈路徑的原始素材，最大程度上尊重中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的原真性。

3 中東鐵路支線附屬建筑群窯門站區(qū)舊址分析

3.1 窯門站區(qū)概況

窯門站時為中東鐵路南支線三等站，現(xiàn)為德惠站至今仍正常運行。窯門站區(qū)留存的中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)資源按最初使用功能劃分，包括車站站舍、公共服務設施、職工住宅、軍事建筑等多種類型，共45棟。以原窯門車站站舍為中心，沿鐵路線路分布見圖1。在后續(xù)城市發(fā)展過程中，整體保存狀況堪憂；原有空間格局被打亂卻仍可窺得往日中東鐵路窯門站附屬建筑群的龐大規(guī)模，是研究中東鐵路南支線的典型范例。

圖1 窯門站區(qū)附屬建筑分布圖

3.2 現(xiàn)狀問題分析

中東鐵路作為線性分布的工業(yè)遺產(chǎn)，覆蓋面積大、跨越時間長、建筑種類多。目前各地各自為政未構(gòu)成聯(lián)動保護，未形成統(tǒng)一的價值評估和修復體系，存在精度低、效率低的局限性，難以滿足在調(diào)查、評估、保護、更新中的現(xiàn)實需求。已保護更新的窯門東正教堂舊址忽略了生存街區(qū)的整體復興，修繕后其與周邊環(huán)境產(chǎn)生割裂感，且因未找到合理用途而“二次衰敗”。

在現(xiàn)存窯門站區(qū)職工住宅中，多數(shù)已在居民使用期間整修過，見圖2：建筑外墻面損壞嚴重、內(nèi)部結(jié)構(gòu)也已依照生活習慣改造、屋頂存在較嚴重的破損、多被三小建筑包圍且私搭亂建情況嚴重，不利于實體的整體性保護實施以及相關學術研究的深入。在實地調(diào)研過程中了解到，窯門站區(qū)舊址位置已逐漸成為德惠市的老舊城區(qū)，對內(nèi)部居民生活質(zhì)量提升有一定影響，使市民對現(xiàn)存工業(yè)遺產(chǎn)的認同感下降、保護意識逐漸淡漠。

圖2 窯門站區(qū)部分職工住宅現(xiàn)狀

4 基于數(shù)字技術的窯門站區(qū)附屬建筑群保護更新實施

4.1 案例概述

本文以窯門站區(qū)附屬建筑中的職工住宅為研究對象，主要分布在今沐德街、愛民街、擁軍街、大華路等道路兩側(cè)，共計35 棟，現(xiàn)均作為民居使用。職工住宅根據(jù)職位高低設計獨戶和聯(lián)戶兩類，均采用定型通用設計。建筑主體一般采用磚（石）結(jié)構(gòu)，上托抬梁式木屋頂坡屋頂。個別保存較好的建筑正門入口處仍有木質(zhì)雨棚留存。三角山花墻及檐下多以磚墻落影裝飾和木質(zhì)桿件和山花板進行裝飾，建筑四周轉(zhuǎn)角有隅石和壁柱裝飾，檐部、墻面及勒腳多有磚砌直角線腳。

4.2 采集點云數(shù)據(jù)信息

利用激光雷達掃描儀對現(xiàn)存職工住宅建筑進行室內(nèi)外的三維掃描，獲得建筑單體表面點云數(shù)據(jù)，并為點云數(shù)據(jù)捕捉顏色信息，對應建筑紋理與幾何特性，再對點云數(shù)據(jù)預處理實現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化，最終生成窯門站區(qū)附屬職工住宅建筑完整的點云數(shù)據(jù)文件。

4.3 構(gòu)建信息數(shù)據(jù)庫

研究發(fā)現(xiàn)，BIM 技術解決了建筑遺產(chǎn)的圖文信息聯(lián)系斷裂和信息混亂的問題，信息數(shù)據(jù)的實時更改與共享大大提高了整理過程的效率與數(shù)據(jù)的再利用率。BIM 技術將建筑信息與“族”構(gòu)件結(jié)合，用戶可使用構(gòu)件搭建模型完成建筑信息數(shù)字化集成[2]。

通過Revit 建模生成的BIM 可將中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的各類信息集成到一個模型中，如該建筑的保護類型、地理位置信息、建筑編號、修繕記錄等相關信息，見圖3；在生成族構(gòu)件庫的同時，各構(gòu)件對應信息也可分類錄入族類型，如材質(zhì)和裝飾、尺寸標注等。將標準化的信息匯總在BIM 項目參數(shù)中，實現(xiàn)工業(yè)遺產(chǎn)信息數(shù)據(jù)的永久無損保存，以及多源、多時態(tài)、多尺度數(shù)據(jù)的有效融合。

圖3 點云數(shù)據(jù)彩圖及項目屬性表

4.4 虛擬復原職工住宅

職工住宅建筑外立面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖已改變，整體效果偏離原始圖紙等資料，但主要構(gòu)件基本保存完好?；诓杉降狞c云數(shù)據(jù)可對窯門站區(qū)職工住宅建筑進行精準繪圖與建模，建筑細節(jié)均可高精度復原。融合激光雷達掃描儀采集的數(shù)據(jù)、現(xiàn)場拍攝的圖片和影像資料以及在調(diào)研階段收集到的圖紙資料等信息，利用數(shù)字技術對模型進行精修改進，并對模型進行渲染，完成職工住宅的虛擬復原（見圖4）。

圖4 愛民街-10號建筑立面圖紙與復原模型

4.5 基于BIM+的AR展呈

BIM 與AR 技術相結(jié)合可為中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的修復性展示提供有效實現(xiàn)路徑，將虛擬復原的建筑模型置于真實環(huán)境中，實現(xiàn)虛擬影像與真實物體的互動。使用Reflect 將BIM 模型轉(zhuǎn)換為實時3D 模型，即可以在移動設備上實現(xiàn)AR 查看功能，在不破壞現(xiàn)有職工住宅建筑形態(tài)的基礎上，展示遺產(chǎn)的原初面貌；依靠AR技術虛實結(jié)合、三維沉浸、實時交互的特性，在后續(xù)的開發(fā)中逐步增加用戶使用建筑構(gòu)件搭建還原的體驗流程，增加公眾對中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的認同感。依靠AR 技術升級的中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)展呈方式為保護更新提供了新的技術保障和思路，在減少傳統(tǒng)方式所需資金投入的同時，實現(xiàn)及時優(yōu)化并更改錯誤步驟、及時得到復原的虛擬結(jié)果。

5 結(jié)語

將數(shù)字技術應用在中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的保護更新中可以最大程度解決中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)永續(xù)性保存的問題。既能保證相關數(shù)據(jù)信息的準確性，又益于各地聯(lián)動保護的便捷性和可能性；分階段增添和管理數(shù)據(jù)信息且互不影響，以實現(xiàn)在中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)保護更新全生命周期的完整參與，為今后管理決策、價值定位與評估、修復與保護等方面的研究和實踐提供科學、詳實、有力的數(shù)據(jù)基礎和分析結(jié)果，有效破解當前中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)保護更新中的諸多現(xiàn)實難題。