基于AR技術(shù)的中東鐵路遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用研究
——以南支線鐵路遺產(chǎn)為例

王新英，商顯英

（1. 吉林建筑大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院、寒地建筑文獻(xiàn)與文化研究所，吉林 長春 130018；2. 吉林建筑大學(xué)研究生院，吉林 長春 130018）

如何探索更為合理的工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與利用模式，如今已經(jīng)成為學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域熱點(diǎn)問題。實(shí)踐證明，成功有效的工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與利用案例往往能夠成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)和其他地區(qū)競相模仿的范例。但是，隨著工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)實(shí)踐工作的不斷深入，數(shù)字化時代來臨、科技手段更新，常規(guī)工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)與利用模式不可避免的將會面臨挑戰(zhàn)。本文將以中東鐵路南支線遺產(chǎn)為例，在新媒體技術(shù)視角下，探討AR技術(shù)在鐵路遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用問題。

1 中東鐵路南支線遺產(chǎn)保護(hù)與利用現(xiàn)狀

中東鐵路始建于1898年6月，1903年7月正式通車運(yùn)營，由干線和南支線組成，全長2 489.20 km（干線長1 514.30 km、南支線長974.90 km）。其中，南支線自哈爾濱站始，由東北至西南，沿途經(jīng)過今黑、吉、遼三省，終至旅順站。經(jīng)過筆者實(shí)地調(diào)查統(tǒng)計(jì)，原南支線沿途留存有300余棟（座）中東鐵路時期鐵路遺產(chǎn)。

中東鐵路南支線途經(jīng)區(qū)域與干線途經(jīng)區(qū)域在地理、氣候、人文、歷史等方面存在明顯差異，使得南支線鐵路遺產(chǎn)在地理分布、生存環(huán)境、建筑材料等方面別于干線，形成南支線鐵路遺產(chǎn)在后期保護(hù)與利用方面明顯的自身特征。

1.1 鐵路遺產(chǎn)生存區(qū)域歷史風(fēng)貌衰退

中東鐵路南支線的修筑與運(yùn)營，不僅改變了當(dāng)時鐵路沿線城鎮(zhèn)的分布情況，也促使了鐵路沿途城鎮(zhèn)的城市發(fā)展，修建有大量鐵路建筑的中東鐵路用地，也成為當(dāng)時多數(shù)鐵路沿線城鎮(zhèn)的中心區(qū)域。但是，隨著城鎮(zhèn)的快速發(fā)展使得多數(shù)原中東鐵路用地逐漸成為城市老舊城區(qū)，區(qū)域內(nèi)部發(fā)展速度放緩。20世紀(jì)90年代之前，中東鐵路南支線沿途鐵路遺產(chǎn)生存所依托區(qū)域內(nèi)的歷史風(fēng)貌尚未有太多改變。但是，隨著城市舊城區(qū)改造、鐵路線路升級與變遷、部分鐵路車站停運(yùn)等外界因素，不僅相當(dāng)數(shù)量的南支線鐵路遺產(chǎn)原有使用功能發(fā)生衰退或者改變，建筑本體也遭到不同程度破壞或拆毀。與此同時，鐵路遺產(chǎn)生存區(qū)域內(nèi)新建筑在形態(tài)、尺度、建材等方面與鐵路遺產(chǎn)不協(xié)調(diào)。上述情況都最終導(dǎo)致中東鐵路時期規(guī)劃建設(shè)的鐵路用地街區(qū)輪廓被打破，鐵路遺產(chǎn)彼此孤立存在，鐵路遺產(chǎn)與街區(qū)的歷史風(fēng)貌發(fā)生不同程度衰退（圖1、圖2、圖3）。

圖1 中東鐵路南支線鐵路遺產(chǎn)生存現(xiàn)狀（黑龍江省部分）

圖2 中東鐵路南支線鐵路遺產(chǎn)生存現(xiàn)狀（吉林省部分）

圖3 中東鐵路南支線鐵路遺產(chǎn)生存現(xiàn)狀（遼寧省部分）

1.2 鐵路遺產(chǎn)保護(hù)狀況不理想

通過實(shí)地調(diào)查，中東鐵路南支線鐵路遺產(chǎn)按照現(xiàn)今保護(hù)狀況可分為3種情況：第一，維持原使用功能、繼續(xù)使用，如陶賴昭站站舍、德惠站站舍、開原站站舍、沈陽站站舍、大連站站舍、旅順站站舍等；第二，已改變原使用功能、繼續(xù)使用，如鐵嶺站站舍、公主嶺站站舍、寬城子站俱樂部舊址、寬城子站軍官營房舊址等；第三，已廢棄或閑置，如中德站水塔、窯門站東正教教堂舊址、公主嶺站機(jī)車庫舊址等。從數(shù)量比例關(guān)系來看，后兩種情況所占比例偏高。

2013年，以吉林省、遼寧省中東鐵路建筑遺產(chǎn)正式公布為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位為契機(jī)，中東鐵路南支線遺產(chǎn)的保護(hù)問題再度受到關(guān)注。吉林、遼寧兩省的德惠、公主嶺、遼陽、大連等地陸續(xù)開展了相關(guān)鐵路遺產(chǎn)的修繕與環(huán)境整治工程（圖4）。但是，在取得成績的同時也凸顯出單純文物修繕、傳統(tǒng)保護(hù)模式的局限性。如原窯門站東正教教堂舊址在保護(hù)修繕之后，多年來處于閑置狀態(tài)，暫未進(jìn)行合理利用。與此同時，針對單體鐵路遺產(chǎn)的保護(hù)修繕往往會造成其與周邊環(huán)境的不協(xié)調(diào)感，增強(qiáng)突兀感，使鐵路遺產(chǎn)在修繕后面臨著二次衰敗的潛在危機(jī)（圖5）。

圖4 遼寧省遼陽市白塔歷史文化街區(qū)

圖5 維修后的窯門站東正教教堂舊址與生存環(huán)境對比

1.3 鐵路遺產(chǎn)保護(hù)意識有待提升

如上所述，目前部分南支線鐵路遺產(chǎn)生存區(qū)域歷史風(fēng)貌已經(jīng)出現(xiàn)衰退跡象，區(qū)域內(nèi)南支線遺產(chǎn)本體與周邊存在的私搭亂建“三小”和破窗改門等現(xiàn)象不僅破壞歷史風(fēng)貌，存在安全隱患，也影響區(qū)域內(nèi)居住者的生活質(zhì)量提升。此外，由于多種原因?qū)е聟^(qū)域內(nèi)出現(xiàn)人口外遷、常駐人口數(shù)量降低，暫住人口文化素質(zhì)有待提升的現(xiàn)實(shí)情況。這些現(xiàn)實(shí)情況綜合作用在一起，都導(dǎo)致了目前區(qū)域內(nèi)居住者對鐵路遺產(chǎn)的認(rèn)同感不高，保護(hù)意識不強(qiáng)，這些無疑會影響中東鐵路作為動態(tài)線性遺產(chǎn)的價值延續(xù)和未來發(fā)展。毋庸置疑的是社會層面的廣泛關(guān)注和參與，尤其是鐵路遺產(chǎn)使用者和管理者的參與和認(rèn)同，是中東鐵路這類動態(tài)線性遺產(chǎn)是否能夠得到有效保護(hù)和合理利用的關(guān)鍵。

2 AR技術(shù)在鐵路遺產(chǎn)保護(hù)中的優(yōu)勢

2.1 AR技術(shù)概念及特征

AR（augmented reality）。AR技術(shù)即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也稱作擴(kuò)增現(xiàn)實(shí)技術(shù)。AR技術(shù)發(fā)源于VR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)），又與VR技術(shù)存在顯著區(qū)別。AR技術(shù)是“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的延伸，是通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)的世界，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時地疊加到同一個畫面或同一空間的一種技術(shù)”[1]。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以起到加強(qiáng)用戶對現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知感，對真實(shí)世界起到擴(kuò)張和補(bǔ)充的作用。AR技術(shù)具備虛實(shí)結(jié)合、三維沉浸、實(shí)時交互3種特征。虛實(shí)結(jié)合。AR技術(shù)可以將虛擬的物體疊加或者合成到真實(shí)世界中，方便用戶對內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致的觀察。三維沉浸。AR技術(shù)可以為用戶構(gòu)建“真實(shí)感”的體驗(yàn)環(huán)境，使其更易融入虛實(shí)結(jié)合的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)三維沉浸。實(shí)時交互。AR技術(shù)利用已有的真實(shí)世界環(huán)境與虛擬場景進(jìn)行完美融合，為用戶提供一種“真實(shí)感”的復(fù)合視覺效果場景。

2.2 AR技術(shù)在建筑遺產(chǎn)保護(hù)中的優(yōu)勢分析

在工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)發(fā)展趨勢背景下，基于AR技術(shù)所具備的虛實(shí)結(jié)合、三維沉浸、實(shí)時交互的特性，將其應(yīng)用于中東鐵路南支線工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用領(lǐng)域，相較傳統(tǒng)保護(hù)模式具有十分明顯的優(yōu)勢。

2.2.1 擴(kuò)展鐵路遺產(chǎn)傳播與文創(chuàng)模式

2017年2月國家文物局印發(fā)《國家文物事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，其中明確指出推廣實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+中華文明”3年行動，鼓勵通過觀念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新，推動文物信息資源開放共享，推進(jìn)文物信息資源、內(nèi)容、產(chǎn)品、渠道、消費(fèi)全鏈條設(shè)計(jì)?？梢哉f，《國家文物事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》為包括AR技術(shù)在內(nèi)的新媒體技術(shù)應(yīng)用于文化遺產(chǎn)保護(hù)營造了良好環(huán)境。AR技術(shù)可以使原本只能在本體物理空間內(nèi)傳遞的信息，在數(shù)字化后與移動智能端（智能手機(jī)與平板電腦等）結(jié)合進(jìn)行多角度、多層次的感官交互，這就能夠?qū)⒅袞|鐵路遺產(chǎn)的傳播與展示呈現(xiàn)出交互性、趣味性和體驗(yàn)感，拉近社會公眾與原本“陌生”的鐵路遺產(chǎn)間的時空距離，使鐵路遺產(chǎn)傳播與展示的“消費(fèi)”由被動轉(zhuǎn)向主導(dǎo)，某種意義上還可能催生或者拉動工業(yè)遺產(chǎn)旅游體驗(yàn)與文創(chuàng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.2.2 滿足用戶的信息需求

中東鐵路南支線遺產(chǎn)作為物質(zhì)文化遺產(chǎn)的重要組成部分，自身信息雖然具有直觀性，但卻是靜態(tài)的、單向的，同時又受空間分布、使用狀態(tài)、保存現(xiàn)狀等多種因素限制，使得研究者或參觀者等群體不能無阻礙的全面獲知其信息。此外，傳統(tǒng)遺產(chǎn)建筑信息主要以照片與圖紙等形式呈現(xiàn)在二維平面上，不能有效直觀的體現(xiàn)出各種信息要素（圖6）。利用AR技術(shù)可以將數(shù)字化、虛擬化的鐵路遺產(chǎn)模型疊加或合成到真實(shí)環(huán)境中，同時展示虛擬信息與真實(shí)環(huán)境信息，將兩種信息相互補(bǔ)充、疊加，可以在不干擾鐵路工業(yè)遺產(chǎn)現(xiàn)實(shí)生存狀態(tài)的前提下，對遺產(chǎn)進(jìn)行更加細(xì)致的觀察，為研究者或參觀者提供更為豐富的信息資源，滿足其信息需求（圖7）。

圖6 中東鐵路南支線高等候車室設(shè)計(jì)圖（公主嶺站）

圖7 中東鐵路南支線公主嶺站高等候車室三維復(fù)原效果

2.2.3 增加公眾認(rèn)同感

中東鐵路遺產(chǎn)保護(hù)需要全社會共同參與，尤其是遺產(chǎn)所在區(qū)域內(nèi)公眾的認(rèn)可與參與。中東鐵路南支線遺產(chǎn)數(shù)量眾多，相關(guān)部門每年相對固定、有限的遺產(chǎn)保護(hù)資金投入難以顧及全部遺產(chǎn)，其中多數(shù)尚未列入各級文物保護(hù)單位名單，若想實(shí)現(xiàn)有效的保護(hù)需要依靠遺產(chǎn)所在區(qū)域內(nèi)公眾的認(rèn)可與參與。如上所述，由于種種現(xiàn)實(shí)情況導(dǎo)致了鐵路遺產(chǎn)保護(hù)氛圍不佳、保護(hù)意識待提升。如果將AR技術(shù)應(yīng)用于鐵路遺產(chǎn)的保護(hù)應(yīng)用，不僅可以降低成本，而且可以營造出遺產(chǎn)原始生存環(huán)境，讓生活在鐵路遺產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的公眾重新認(rèn)識身邊“熟悉”的鐵路遺產(chǎn)，營造保護(hù)氛圍，增加認(rèn)同感。

2.2.4 符合鐵路遺產(chǎn)保護(hù)趨勢

原中東鐵路南支線地跨今黑、吉、遼三省，全線綿延近1 000 km，目前沿線各地分布有數(shù)量不等的共計(jì)300余棟（座）鐵路工業(yè)遺產(chǎn)建筑。這些鐵路工業(yè)遺產(chǎn)建筑自19世紀(jì)末、20世紀(jì)初修建以來已愈百年，在長時間使用過程中，不僅建筑本體發(fā)生了諸多變化，遺產(chǎn)所生存的自然與人文環(huán)境也發(fā)生改變，為鐵路遺產(chǎn)的保護(hù)、修繕及利用問題提出了現(xiàn)實(shí)難題。將AR技術(shù)應(yīng)用于鐵路遺產(chǎn)保護(hù)相關(guān)問題研究，不僅成本相對較低，而且可以為相關(guān)方案提供技術(shù)保障與可逆性操作，產(chǎn)生虛實(shí)結(jié)合、三維沉浸、實(shí)時交互的效果，有助于預(yù)判保護(hù)、修復(fù)及利用方案的效果，避免對工業(yè)遺產(chǎn)的二次破壞。不僅符合未來文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)發(fā)展趨勢，也符合《國家文物事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的相關(guān)精神。

3 AR技術(shù)在南支線鐵路遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用中的設(shè)想

在工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)趨勢之下，基于AR技術(shù)所具備的虛實(shí)結(jié)合、三維沉浸、實(shí)時交互3種特性，可以為實(shí)現(xiàn)中東鐵路南支線遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用研究的拓展提供技術(shù)保障和新思路。根據(jù)中東鐵路南支線遺產(chǎn)的歷史與現(xiàn)狀，將AR技術(shù)與移動智能平臺（智能手機(jī)、平板電腦等）相結(jié)合，可以從鐵路遺產(chǎn)的建筑信息復(fù)原、歷史信息還原以及鐵路遺產(chǎn)歷史街區(qū)信息復(fù)原等幾方面，來實(shí)現(xiàn)AR技術(shù)在中東鐵路南支線遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用中的設(shè)想。

3.1 鐵路遺產(chǎn)的建筑信息復(fù)原

基于建筑實(shí)體修繕的不可逆性、文物修復(fù)的“修舊如舊”原則，使得有關(guān)部門對文物建筑的修復(fù)采取慎重態(tài)度。采用AR技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)修復(fù)效果的預(yù)判、實(shí)現(xiàn)可逆性，而且同時可以構(gòu)建虛擬環(huán)境，復(fù)原鐵路遺產(chǎn)相關(guān)建筑信息。以往將鐵路遺產(chǎn)的建筑信息在二維圖紙或者照片上進(jìn)行展現(xiàn)的方法，在識別過程中不僅需要較為專業(yè)的知識輔助，而且對于空間感的反映也不夠完整。利用AR技術(shù)進(jìn)行鐵路遺產(chǎn)進(jìn)行三維重構(gòu)，可以完整的再現(xiàn)鐵路遺產(chǎn)建筑的真實(shí)原貌（圖8）。中東鐵路南支線遺產(chǎn)凝結(jié)了歷史變遷與中西建筑文化融合的信息，利用AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)生成虛擬模型實(shí)時疊加在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，讓用戶全方位的認(rèn)識鐵路遺產(chǎn)，為遺產(chǎn)保護(hù)提供技術(shù)保障。利用AR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鐵路遺產(chǎn)模型與真實(shí)環(huán)境的融合，同時利用手勢對移動智能平臺（智能手機(jī)、平板電腦等）上的模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、透視等虛實(shí)交互，更加全面的了解這些鐵路遺產(chǎn)的外觀結(jié)果、裝飾細(xì)節(jié)，以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與布局，而這些是傳統(tǒng)照片、圖紙展示無法實(shí)現(xiàn)的，同時用戶也不必親臨鐵路遺產(chǎn)所在地，擺脫了時空限制。

圖8 通過智能手機(jī)在真實(shí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)中東鐵路工業(yè)遺產(chǎn)AR展示（來源：作者自繪）

3.2 鐵路遺產(chǎn)的歷史信息還原

今黑、吉、遼三省留存的中東鐵路南支線遺產(chǎn)經(jīng)歷百年風(fēng)霜雨雪，建筑外貌和內(nèi)部布局都發(fā)生不同程度改變，很多鐵路遺產(chǎn)因?yàn)樗姝h(huán)境的改變而失去活力，但是它們曾經(jīng)都承載過與中東鐵路修筑或運(yùn)營有關(guān)的歷史事件。正如同俄國作家果戈里所說的那樣“建筑是世界的年鑒，當(dāng)歌曲和傳說都緘默的時候，只有它還在說話”。

目前，多數(shù)有關(guān)中東鐵路遺產(chǎn)的主題展覽展示中只能夠通過歷史照片或者現(xiàn)狀照片呈現(xiàn)鐵路遺產(chǎn)某一特定時刻的歷史信息，而且這些內(nèi)容缺乏與建筑整體間的直接聯(lián)系，缺乏鐵路遺產(chǎn)百年變遷的完整信息。AR技術(shù)具有對真實(shí)世界起到擴(kuò)張和補(bǔ)充的作用，可以加強(qiáng)用戶對現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知感。將AR技術(shù)環(huán)境中的中東鐵路南支線遺產(chǎn)模型作為鐵路遺產(chǎn)歷史信息的直觀載體，在模型上附著各種人文或歷史信息，可以將有關(guān)中東鐵路的歷史事件場景一一對應(yīng)放置在現(xiàn)實(shí)場景中，實(shí)現(xiàn)真實(shí)與虛擬景觀的融合，達(dá)到再現(xiàn)歷史信息的效果，增強(qiáng)公眾對中東鐵路遺產(chǎn)的認(rèn)知，可以起到更好的遺產(chǎn)保護(hù)宣傳效果。

3.3 鐵路遺產(chǎn)歷史街區(qū)的信息復(fù)原

中東鐵路南支線修筑時，中東鐵路公司與中東鐵路工程局根據(jù)各車站等級，圍繞車站站舍及鐵路線路兩側(cè)規(guī)劃、建設(shè)鐵路用地，為滿足鐵路運(yùn)營及居民生產(chǎn)生活需要在鐵路用地內(nèi)修建了數(shù)量不等的各類建筑設(shè)施，具體包括車站站舍、給水塔、機(jī)車庫、鐵路職工住宅、護(hù)路軍營房等。原中東鐵路用地如今形成了諸多具有自身特色的歷史街區(qū)，如遼陽市白塔歷史文化街區(qū)、長春市寬城子歷史文化街區(qū)等。如上所述，因?yàn)槎喾N原因許多鐵路歷史文化街區(qū)風(fēng)貌已經(jīng)衰退，原有街區(qū)內(nèi)的固有關(guān)系發(fā)生改變，這些現(xiàn)實(shí)情況都為保護(hù)提出了難題。如果要徹底復(fù)原這些鐵路遺產(chǎn)所生存的歷史街區(qū)面貌，無疑需要大量資金的投入，而且在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)具有困難。如果利用AR技術(shù)將歷史街區(qū)內(nèi)遺產(chǎn)建筑的原貌疊加在街區(qū)現(xiàn)狀上，使用戶在歷史街區(qū)現(xiàn)場通過歷史影像與現(xiàn)狀情況的空間對比，加深對街區(qū)的了解，增加公眾認(rèn)同感，營造更好的工業(yè)遺產(chǎn)保護(hù)氛圍，同時也可能為保護(hù)資金投入爭取到多渠道來源。

上述基于AR技術(shù)的中東鐵路南支線遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用設(shè)想，不僅可應(yīng)用于鐵路遺產(chǎn)保護(hù)研究領(lǐng)域，也可以將數(shù)字化內(nèi)容疊加在與之相關(guān)的鐵路遺產(chǎn)文創(chuàng)產(chǎn)品之中，或者相關(guān)主題展覽場景環(huán)境中，這樣可以在某種程度上使公眾在對鐵路遺產(chǎn)主題文創(chuàng)產(chǎn)品或者展覽活動的消費(fèi)過程中，實(shí)現(xiàn)對鐵路遺產(chǎn)保護(hù)理念和意識的“消費(fèi)”，達(dá)到反哺鐵路遺產(chǎn)保護(hù)的效果。

4 結(jié)束語

新媒體時代，以AR技術(shù)為代表的新媒體技術(shù)為鐵路遺產(chǎn)的保護(hù)、文化認(rèn)知與傳播提供了比以往更為多樣、有效的途徑和方法。將AR技術(shù)應(yīng)用在中東鐵路南支線遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域，不僅提供了一種應(yīng)用的技術(shù)保障與研究思路，也具有彌補(bǔ)現(xiàn)有保護(hù)應(yīng)用策略的良好效果。在工業(yè)遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)趨勢下，可以說基于AR技術(shù)的中東鐵路南支線遺產(chǎn)保護(hù)應(yīng)用是未來的一種發(fā)展趨勢，應(yīng)當(dāng)抓緊時間加速相關(guān)技術(shù)研發(fā)，推進(jìn)實(shí)際應(yīng)用開展。