BIM+技术在中东铁路工业遗产保护中的应用研究——以吉林省公主岭市为例

贾 铮，莫 畏

(吉林建筑大学，吉林 长春 130000)

0 前 言

公主岭站作为中东铁路南支线的二等车站，是南支线上极其重要的交通枢纽和军事要塞，其周边遗留下来大量中东铁路工业遗产，包括车站站舍、员工住宅、士兵营房、机车修理库等形态多样的遗产建筑，其种类繁多、数量集中，是中东铁路沿线上保存较为完整的工业遗产建筑群，具有极高的研究价值和保护意义。然而近年来，由于我国城镇和铁路建设的快速发展以及遗产保护手段落后、缺乏科学管理、保护意识淡薄等一系列因素，公主岭中东铁路工业遗产安全形势极其严峻，大量建筑遗产面临着严重损毁和被闲置废弃的困境。

BIM技术作为信息时代背景下建筑行业的“二次革命”，也得到了遗产保护领域从业者的广泛关注，并且逐渐发展出以BIM技术为核心、与其他多维技术的交互使用的BIM+理念和技术[1]，其中包括BIM+三维扫描技术、BIM+SketchUp、BIM+Ecotect、BIM+虚拟现实技术等。BIM+技术弥补和突破了BIM单一技术的局限性，通过将BIM技术与其他新兴数字化技术的协同应用，对传统的技术手段进行优化和替代，探索有效的策略方法和实践路径以破解当前公主岭中东铁路工业遗产不断遭到破坏而失去大量遗产信息的不利局面，对公主岭中东铁路工业遗产的可持续保护利用和文化历史文脉的延续具有重要意义。

1 公主岭中东铁路工业遗产概况与现存问题

1.1 遗产概况

在中东铁路早期建设中为缩短工期加快速度，中东铁路局按照站点等级和规模的不同，制定了标准化的站区建设模式，公主岭站作为中东铁路二等车站，其早期的铁路沿线规划沿袭了二等车站的标准建制，即将大量附属建筑平行于铁路线布置在一侧或两侧。在这个模式的指导之下，公主岭中东铁路工业遗产大多集中分布在铁路线北侧，以公主岭车站为核心建筑，向外辐射多种类型的铁路附属建筑，主要包括住宅建筑、工业建筑及军事建筑等，这些遗产建筑平行于铁路线沿东西向横向展开，共同形成了公主岭中东铁路工业遗产的带状规划空间结构。

1.2 问题分析

通过一系列文献资料搜集以及实地调研后发现，公主岭中东铁路遗产的现状问题主要集中在以下三个方面(如图1所示)，本文插图均为作者自绘，下不赘述。

图1 公主岭中东铁路工业遗产现状问题

1)遗产原真性受到破坏。公主岭中东铁路始建于19世纪末，距今已有百年历史，一方面由于岁月更替，工业遗产难以避免地经受了一些自然侵蚀和灾害，出现了涂料脱落、墙体开裂、构件破损等现象。另一方面，由于时代变迁和社会发展，城镇快速建设和铁路升级改造使得位于老城区的公主岭中东铁路工业遗产和其周边环境受到多方面的威胁和冲击[2]，并且当地老百姓为满足不断发展和改变自身生活需求，对相当数量的遗产建筑进行了一定程度的自拆自建、功能置换、修葺改建等，对公主岭中东铁路工业遗产本体的原真性造成了极大的破坏。

2)遗产未得到有效保护。首先，大量公主岭中东铁路工业遗产建筑位于老城区，缺乏合理的街区规划导致道路狭窄拥挤、垃圾随意堆放，整体卫生环境较差，使得遗产建筑破坏加剧。其次，当前对于公主岭中东铁路工业遗产的保护手段和技术较为落后，难以对大量遗产信息进行精准且全面的获取和表达，同时也存在相对较多的人工误差，无法对后续的保护研究工作提供有力的基础数据支撑。最后，公主岭中东铁路工业遗产的保护和再利用的具体实施策略不完善，尚未形成一套完整的、成熟的实践路径和技术规范，出现了保护工作表面化、改造利用不合理等情况。

3)遗产信息缺乏科学管理。公主岭中东铁路工业遗产数量多、范围广，包含着大量丰富纷繁的遗产信息，但是关于公主岭中东铁路工业遗产的研究多集中为对某一单体遗产建筑或关于遗产某种特定方面如色彩、材料、结构的研究，使得各类遗产信息相对孤立存在，呈现较为碎片化的状态，给公主岭中东铁路工业遗产各类信息的统一管理增加了难度。另外，无论是遗产本体还是其保护研究工作均处于一个长期的、动态的过程，而传统的技术手段难以及时获取遗产信息的实时变化，致使大量遗产信息无法及时得到反映和记录，公主岭中东铁路遗产信息面临着永久性丢失的风险。

2 BIM+技术引入公主岭中东铁路工业遗产保护中的意义

BIM+技术是以BIM技术为核心，结合多种数字技术对遗产信息进行储存和处理，对于工业遗产的数字化来说，就是将各类遗产信息转化为数字信息，利用先进的计算机软件、测绘工具等相关技术对遗产信息进行储存、处理及分析等，包括绘制图纸、构建模型、建立数据库等。

首先，运用BIM+三维扫描技术、BIM+SketchUp等先进的数字化技术可以全方位、多角度的存储以及展示建筑遗产承载的各类信息，能够对后续的遗产信息保护更新等工作的开展提供有力的数据基础。其次，通过BIM+Ecotect可对中东铁路工业遗产详实的数据进行分析和评估，有助于在建筑遗产保护和再利用的过程中进行效果预判和可逆性论证。另外，利用数字技术可以搭建信息共享平台并进行可视化展示，比如可以使用BIM+虚拟现实技术汇总各类遗产信息，将三维模型和数据信息，以实现数据的互联互通和资源共享，促进参与各方的合作和交流[3]，有利于遗产信息的动态且长期的科学管理。

3 BIM+技术应用于公主岭中东铁路工业遗产的策略研究

3.1 利用BIM+三维扫描技术进行原始信息的采集和处理

公主岭中东铁路工业遗产类型多样、信息复杂，通过传统的测绘手段很难全面且精确地获取遗产信息，而三维扫描技术区别于传统的摄影技术，它可以使用三维激光扫描仪在不接触遗产对象的情况下对其进行多角度、全方位的扫描，利用激光测距的原理，使用高速激光对遗产对象进行扫描测量，可对遗产建筑的内外空间位置自动采集和记录，有助于快速且精确地获取遗产信息的三维空间数据[4]。

在通过三维扫描技术对原始信息进行全方位采集后，可以将数据导入BIM平台中去，形成三维扫描技术和BIM技术的联动，将大量遗产信息准确地转化为数字信息并进行存储(见图2)。运用BIM技术构建工业遗产实体信息库，不仅要达到将遗产信息储存的目的，而且需对大量信息数据进行分类、分级[5]，以便更有效地使用和管理数据，对后续的价值评估也有重要的作用。

图2 BIM技术和三维扫描技术信息采集和处理流程图

3.2 利用BIM+SketchUp进行虚拟模型的构建

运用数字化技术对公主岭中东铁路工业遗产进行三维建模，主要是通过BIM中的Revit软件和SketchUp软件将工业遗产的各项数据信息整合后构建成三维模型，形成完整的、真实的三维模型信息库，对工业遗产可以起到全生命周期的保护和管理。

在建模初期，可以利用SketchUp软件操作简单、可快速建模的特点进行遗产信息的粗略建模，如基地环境、尺寸大小、色彩纹理等，可帮助快速了解遗产全方位的信息特点，为下一步精细化建模奠定基础。但是SketchUp软件建模精确度受到很大限制，并且无法包含所有的信息参数，因此，还需使用BIM中的Revit软件进行全生命周期的精细化建模，这一建模过程大致分为三个阶段：第一阶段是“族”的设立和分类，工业遗产的各类信息包括墙体、门、窗、梁、柱等元素都可以用“族”来分类，真实地将构造信息、尺寸信息、施工工艺、材料材质等载入族库中，建筑的各组成部分及构件完全归入到BIM管理体系；第二阶段是三维模型的制作，将各部件组合起来构建完整的三维建筑模型；第三阶段是模型渲染，查找与工业遗产相符合的材质贴图，设置参数进行模型渲染，多方位还原真实的建筑形象。

3.3 利用BIM+Ecotect软件进行信息分析和评估

公主岭中东铁路工业遗产信息极其复杂，包括地域信息、材质信息、构造信息、空间信息等各类信息，而数字技术不仅可以将中东铁路工业遗产的原始数据进行储存，更重要的是能对这些信息进行处理、分析及评估，对进一步的遗产保护利用实践起到重要作用。首先通过BIM技术对公主岭中东铁路工业遗产信息的分析和评估主要是对遗产的门窗、墙体、楼梯、装饰构件等方面进行处理，然后可以运用Ecotect模拟分析软件对建筑单体室内外进行光环境、风环境及声环境等模拟，以便对工业遗产进行多角度的全面了解，最后在此基础上结合其现存情况、历史资料、修缮记录、属性数据、周围环境等进行分析研究，以此进行价值评估以及判断是否需要修复修缮、是否有改造更新的必要性以及以何种方式进行保护利用等。

3.4 利用BIM+虚拟现实技术进行可视化展示

数字化展示技术发展至今，已经应用了包括虚拟复原技术、移动互联网技术、三维数据仿真复原技术、VR技术等在内的多种高新技术，并且有相互融合，交叉运用的趋势[6]。运用这些虚拟展示技术可以将已建成的虚拟模型进行虚拟技术、视觉效果的处理，最终生成一个虚拟的、逼真的三维空间，并利用投屏、VR眼镜、三维模拟、虚拟设备等手段全方位地展示公主岭中东铁路工业遗产的空间模型，包括工业遗产的周围环境、体积大小、材质材料、空间功能、结构构造、工艺技术等各类遗产信息。

在此虚拟情境中，不仅可以给工作人员提供公主岭中东铁路工业遗产在三维空间上的展示，非常有利于其对工业遗产全面的分析和阐释，而且可以展示给广大参观者，以此提升公主岭中东铁路工业遗产的文化价值传播，增强公众的认同感、了解程度及保护意识(如图3)。因此，将数字虚拟展示技术运用于公主岭中东铁路工业遗产中，是遗产保护利用不可或缺的现实需求，也是顺应当前数字化时代发展的必然趋势和推动文化资源共享、提升工业遗产文化传播的重要方式。

图3 BIM+虚拟现实技术服务对象示意图

4 结 语

在当今的数字化信息时代，BIM+技术在公主岭中东铁路工业遗产上的应用是现实需求和必然趋势，BIM+技术能够对各类遗产信息进行永久性储存，快速地构建三维模型，建立工业遗产数字化信息管理平台，提升数据的精确性、管控的科学性，对公主岭中东铁路工业遗产的保护利用、改造更新以及文化价值的传承具有重大的意义。BIM+技术在中公主岭东铁路工业遗产的保护工作中将发挥巨大作用，为中东铁路工业遗产的发展和传承奠定基石。

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