賈 錚，莫 畏

(吉林建筑大學，吉林 長春 130000)

0 前 言

公主嶺站作為中東鐵路南支線的二等車站，是南支線上極其重要的交通樞紐和軍事要塞，其周邊遺留下來大量中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)，包括車站站舍、員工住宅、士兵營房、機車修理庫等形態(tài)多樣的遺產(chǎn)建筑，其種類繁多、數(shù)量集中，是中東鐵路沿線上保存較為完整的工業(yè)遺產(chǎn)建筑群，具有極高的研究價值和保護意義。然而近年來，由于我國城鎮(zhèn)和鐵路建設的快速發(fā)展以及遺產(chǎn)保護手段落后、缺乏科學管理、保護意識淡薄等一系列因素，公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)安全形勢極其嚴峻，大量建筑遺產(chǎn)面臨著嚴重損毀和被閑置廢棄的困境。

BIM技術(shù)作為信息時代背景下建筑行業(yè)的“二次革命”，也得到了遺產(chǎn)保護領(lǐng)域從業(yè)者的廣泛關(guān)注，并且逐漸發(fā)展出以BIM技術(shù)為核心、與其他多維技術(shù)的交互使用的BIM+理念和技術(shù)[1]，其中包括BIM+三維掃描技術(shù)、BIM+SketchUp、BIM+Ecotect、BIM+虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。BIM+技術(shù)彌補和突破了BIM單一技術(shù)的局限性，通過將BIM技術(shù)與其他新興數(shù)字化技術(shù)的協(xié)同應用，對傳統(tǒng)的技術(shù)手段進行優(yōu)化和替代，探索有效的策略方法和實踐路徑以破解當前公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)不斷遭到破壞而失去大量遺產(chǎn)信息的不利局面，對公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的可持續(xù)保護利用和文化歷史文脈的延續(xù)具有重要意義。

1 公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)概況與現(xiàn)存問題

1.1 遺產(chǎn)概況

在中東鐵路早期建設中為縮短工期加快速度，中東鐵路局按照站點等級和規(guī)模的不同，制定了標準化的站區(qū)建設模式，公主嶺站作為中東鐵路二等車站，其早期的鐵路沿線規(guī)劃沿襲了二等車站的標準建制，即將大量附屬建筑平行于鐵路線布置在一側(cè)或兩側(cè)。在這個模式的指導之下，公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)大多集中分布在鐵路線北側(cè)，以公主嶺車站為核心建筑，向外輻射多種類型的鐵路附屬建筑，主要包括住宅建筑、工業(yè)建筑及軍事建筑等，這些遺產(chǎn)建筑平行于鐵路線沿東西向橫向展開，共同形成了公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的帶狀規(guī)劃空間結(jié)構(gòu)。

1.2 問題分析

通過一系列文獻資料搜集以及實地調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，公主嶺中東鐵路遺產(chǎn)的現(xiàn)狀問題主要集中在以下三個方面(如圖1所示)，本文插圖均為作者自繪，下不贅述。

圖1 公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)現(xiàn)狀問題

1)遺產(chǎn)原真性受到破壞。公主嶺中東鐵路始建于19世紀末，距今已有百年歷史，一方面由于歲月更替，工業(yè)遺產(chǎn)難以避免地經(jīng)受了一些自然侵蝕和災害，出現(xiàn)了涂料脫落、墻體開裂、構(gòu)件破損等現(xiàn)象。另一方面，由于時代變遷和社會發(fā)展，城鎮(zhèn)快速建設和鐵路升級改造使得位于老城區(qū)的公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)和其周邊環(huán)境受到多方面的威脅和沖擊[2]，并且當?shù)乩习傩諡闈M足不斷發(fā)展和改變自身生活需求，對相當數(shù)量的遺產(chǎn)建筑進行了一定程度的自拆自建、功能置換、修葺改建等，對公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)本體的原真性造成了極大的破壞。

2)遺產(chǎn)未得到有效保護。首先，大量公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)建筑位于老城區(qū)，缺乏合理的街區(qū)規(guī)劃導致道路狹窄擁擠、垃圾隨意堆放，整體衛(wèi)生環(huán)境較差，使得遺產(chǎn)建筑破壞加劇。其次，當前對于公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的保護手段和技術(shù)較為落后，難以對大量遺產(chǎn)信息進行精準且全面的獲取和表達，同時也存在相對較多的人工誤差，無法對后續(xù)的保護研究工作提供有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。最后，公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的保護和再利用的具體實施策略不完善，尚未形成一套完整的、成熟的實踐路徑和技術(shù)規(guī)范，出現(xiàn)了保護工作表面化、改造利用不合理等情況。

3)遺產(chǎn)信息缺乏科學管理。公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)量多、范圍廣，包含著大量豐富紛繁的遺產(chǎn)信息，但是關(guān)于公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的研究多集中為對某一單體遺產(chǎn)建筑或關(guān)于遺產(chǎn)某種特定方面如色彩、材料、結(jié)構(gòu)的研究，使得各類遺產(chǎn)信息相對孤立存在，呈現(xiàn)較為碎片化的狀態(tài)，給公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)各類信息的統(tǒng)一管理增加了難度。另外，無論是遺產(chǎn)本體還是其保護研究工作均處于一個長期的、動態(tài)的過程，而傳統(tǒng)的技術(shù)手段難以及時獲取遺產(chǎn)信息的實時變化，致使大量遺產(chǎn)信息無法及時得到反映和記錄，公主嶺中東鐵路遺產(chǎn)信息面臨著永久性丟失的風險。

2 BIM+技術(shù)引入公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)保護中的意義

BIM+技術(shù)是以BIM技術(shù)為核心，結(jié)合多種數(shù)字技術(shù)對遺產(chǎn)信息進行儲存和處理，對于工業(yè)遺產(chǎn)的數(shù)字化來說，就是將各類遺產(chǎn)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，利用先進的計算機軟件、測繪工具等相關(guān)技術(shù)對遺產(chǎn)信息進行儲存、處理及分析等，包括繪制圖紙、構(gòu)建模型、建立數(shù)據(jù)庫等。

首先，運用BIM+三維掃描技術(shù)、BIM+SketchUp等先進的數(shù)字化技術(shù)可以全方位、多角度的存儲以及展示建筑遺產(chǎn)承載的各類信息，能夠?qū)罄m(xù)的遺產(chǎn)信息保護更新等工作的開展提供有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其次，通過BIM+Ecotect可對中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)詳實的數(shù)據(jù)進行分析和評估，有助于在建筑遺產(chǎn)保護和再利用的過程中進行效果預判和可逆性論證。另外，利用數(shù)字技術(shù)可以搭建信息共享平臺并進行可視化展示，比如可以使用BIM+虛擬現(xiàn)實技術(shù)匯總各類遺產(chǎn)信息，將三維模型和數(shù)據(jù)信息，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和資源共享，促進參與各方的合作和交流[3]，有利于遺產(chǎn)信息的動態(tài)且長期的科學管理。

3 BIM+技術(shù)應用于公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的策略研究

3.1 利用BIM+三維掃描技術(shù)進行原始信息的采集和處理

公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)類型多樣、信息復雜，通過傳統(tǒng)的測繪手段很難全面且精確地獲取遺產(chǎn)信息，而三維掃描技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的攝影技術(shù)，它可以使用三維激光掃描儀在不接觸遺產(chǎn)對象的情況下對其進行多角度、全方位的掃描，利用激光測距的原理，使用高速激光對遺產(chǎn)對象進行掃描測量，可對遺產(chǎn)建筑的內(nèi)外空間位置自動采集和記錄，有助于快速且精確地獲取遺產(chǎn)信息的三維空間數(shù)據(jù)[4]。

在通過三維掃描技術(shù)對原始信息進行全方位采集后，可以將數(shù)據(jù)導入BIM平臺中去，形成三維掃描技術(shù)和BIM技術(shù)的聯(lián)動，將大量遺產(chǎn)信息準確地轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息并進行存儲(見圖2)。運用BIM技術(shù)構(gòu)建工業(yè)遺產(chǎn)實體信息庫，不僅要達到將遺產(chǎn)信息儲存的目的，而且需對大量信息數(shù)據(jù)進行分類、分級[5]，以便更有效地使用和管理數(shù)據(jù)，對后續(xù)的價值評估也有重要的作用。

圖2 BIM技術(shù)和三維掃描技術(shù)信息采集和處理流程圖

3.2 利用BIM+SketchUp進行虛擬模型的構(gòu)建

運用數(shù)字化技術(shù)對公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)進行三維建模，主要是通過BIM中的Revit軟件和SketchUp軟件將工業(yè)遺產(chǎn)的各項數(shù)據(jù)信息整合后構(gòu)建成三維模型，形成完整的、真實的三維模型信息庫，對工業(yè)遺產(chǎn)可以起到全生命周期的保護和管理。

在建模初期，可以利用SketchUp軟件操作簡單、可快速建模的特點進行遺產(chǎn)信息的粗略建模，如基地環(huán)境、尺寸大小、色彩紋理等，可幫助快速了解遺產(chǎn)全方位的信息特點，為下一步精細化建模奠定基礎(chǔ)。但是SketchUp軟件建模精確度受到很大限制，并且無法包含所有的信息參數(shù)，因此，還需使用BIM中的Revit軟件進行全生命周期的精細化建模，這一建模過程大致分為三個階段：第一階段是“族”的設立和分類，工業(yè)遺產(chǎn)的各類信息包括墻體、門、窗、梁、柱等元素都可以用“族”來分類，真實地將構(gòu)造信息、尺寸信息、施工工藝、材料材質(zhì)等載入族庫中，建筑的各組成部分及構(gòu)件完全歸入到BIM管理體系；第二階段是三維模型的制作，將各部件組合起來構(gòu)建完整的三維建筑模型；第三階段是模型渲染，查找與工業(yè)遺產(chǎn)相符合的材質(zhì)貼圖，設置參數(shù)進行模型渲染，多方位還原真實的建筑形象。

3.3 利用BIM+Ecotect軟件進行信息分析和評估

公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)信息極其復雜，包括地域信息、材質(zhì)信息、構(gòu)造信息、空間信息等各類信息，而數(shù)字技術(shù)不僅可以將中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的原始數(shù)據(jù)進行儲存，更重要的是能對這些信息進行處理、分析及評估，對進一步的遺產(chǎn)保護利用實踐起到重要作用。首先通過BIM技術(shù)對公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)信息的分析和評估主要是對遺產(chǎn)的門窗、墻體、樓梯、裝飾構(gòu)件等方面進行處理，然后可以運用Ecotect模擬分析軟件對建筑單體室內(nèi)外進行光環(huán)境、風環(huán)境及聲環(huán)境等模擬，以便對工業(yè)遺產(chǎn)進行多角度的全面了解，最后在此基礎(chǔ)上結(jié)合其現(xiàn)存情況、歷史資料、修繕記錄、屬性數(shù)據(jù)、周圍環(huán)境等進行分析研究，以此進行價值評估以及判斷是否需要修復修繕、是否有改造更新的必要性以及以何種方式進行保護利用等。

3.4 利用BIM+虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行可視化展示

數(shù)字化展示技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)應用了包括虛擬復原技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、三維數(shù)據(jù)仿真復原技術(shù)、VR技術(shù)等在內(nèi)的多種高新技術(shù)，并且有相互融合，交叉運用的趨勢[6]。運用這些虛擬展示技術(shù)可以將已建成的虛擬模型進行虛擬技術(shù)、視覺效果的處理，最終生成一個虛擬的、逼真的三維空間，并利用投屏、VR眼鏡、三維模擬、虛擬設備等手段全方位地展示公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的空間模型，包括工業(yè)遺產(chǎn)的周圍環(huán)境、體積大小、材質(zhì)材料、空間功能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、工藝技術(shù)等各類遺產(chǎn)信息。

在此虛擬情境中，不僅可以給工作人員提供公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)在三維空間上的展示，非常有利于其對工業(yè)遺產(chǎn)全面的分析和闡釋，而且可以展示給廣大參觀者，以此提升公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的文化價值傳播，增強公眾的認同感、了解程度及保護意識(如圖3)。因此，將數(shù)字虛擬展示技術(shù)運用于公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)中，是遺產(chǎn)保護利用不可或缺的現(xiàn)實需求，也是順應當前數(shù)字化時代發(fā)展的必然趨勢和推動文化資源共享、提升工業(yè)遺產(chǎn)文化傳播的重要方式。

圖3 BIM+虛擬現(xiàn)實技術(shù)服務對象示意圖

4 結(jié) 語

在當今的數(shù)字化信息時代，BIM+技術(shù)在公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)上的應用是現(xiàn)實需求和必然趨勢，BIM+技術(shù)能夠?qū)Ω黝愡z產(chǎn)信息進行永久性儲存，快速地構(gòu)建三維模型，建立工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化信息管理平臺，提升數(shù)據(jù)的精確性、管控的科學性，對公主嶺中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的保護利用、改造更新以及文化價值的傳承具有重大的意義。BIM+技術(shù)在中公主嶺東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的保護工作中將發(fā)揮巨大作用，為中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)的發(fā)展和傳承奠定基石。

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