基于AR技術的中東鐵路遺產保護應用研究
——以南支線鐵路遺產為例

王新英，商顯英

（1. 吉林建筑大學藝術設計學院、寒地建筑文獻與文化研究所，吉林 長春 130018；2. 吉林建筑大學研究生院，吉林 長春 130018）

如何探索更為合理的工業遺產保護與利用模式，如今已經成為學術研究領域熱點問題。實踐證明，成功有效的工業遺產保護與利用案例往往能夠成為當地經濟新增長點和其他地區競相模仿的范例。但是，隨著工業遺產保護實踐工作的不斷深入，數字化時代來臨、科技手段更新，常規工業遺產保護與利用模式不可避免的將會面臨挑戰。本文將以中東鐵路南支線遺產為例，在新媒體技術視角下，探討AR技術在鐵路遺產保護中的應用問題。

1 中東鐵路南支線遺產保護與利用現狀

中東鐵路始建于1898年6月，1903年7月正式通車運營，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，沿途經過今黑、吉、遼三省，終至旅順站。經過筆者實地調查統計，原南支線沿途留存有300余棟（座）中東鐵路時期鐵路遺產。

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

1.1 鐵路遺產生存區域歷史風貌衰退

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

圖1 中東鐵路南支線鐵路遺產生存現狀（黑龍江省部分）

圖2 中東鐵路南支線鐵路遺產生存現狀（吉林省部分）

圖3 中東鐵路南支線鐵路遺產生存現狀（遼寧省部分）

1.2 鐵路遺產保護狀況不理想

通過實地調查，中東鐵路南支線鐵路遺產按照現今保護狀況可分為3種情況：第一，維持原使用功能、繼續使用，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、公主嶺站機車庫舊址等。從數量比例關系來看，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正式公布為全國重點文物保護單位為契機，中東鐵路南支線遺產的保護問題再度受到關注。吉林、遼寧兩省的德惠、公主嶺、遼陽、大連等地陸續開展了相關鐵路遺產的修繕與環境整治工程（圖4）。但是，在取得成績的同時也凸顯出單純文物修繕、傳統保護模式的局限性。如原窯門站東正教教堂舊址在保護修繕之后，多年來處于閑置狀態，暫未進行合理利用。與此同時，針對單體鐵路遺產的保護修繕往往會造成其與周邊環境的不協調感，增強突兀感，使鐵路遺產在修繕后面臨著二次衰敗的潛在危機（圖5）。

圖4 遼寧省遼陽市白塔歷史文化街區

圖5 維修后的窯門站東正教教堂舊址與生存環境對比

1.3 鐵路遺產保護意識有待提升

如上所述，目前部分南支線鐵路遺產生存區域歷史風貌已經出現衰退跡象，區域內南支線遺產本體與周邊存在的私搭亂建“三小”和破窗改門等現象不僅破壞歷史風貌，存在安全隱患，也影響區域內居住者的生活質量提升。此外，由于多種原因導致區域內出現人口外遷、常駐人口數量降低，暫住人口文化素質有待提升的現實情況。這些現實情況綜合作用在一起，都導致了目前區域內居住者對鐵路遺產的認同感不高，保護意識不強，這些無疑會影響中東鐵路作為動態線性遺產的價值延續和未來發展。毋庸置疑的是社會層面的廣泛關注和參與，尤其是鐵路遺產使用者和管理者的參與和認同，是中東鐵路這類動態線性遺產是否能夠得到有效保護和合理利用的關鍵。

2 AR技術在鐵路遺產保護中的優勢

2.1 AR技術概念及特征

AR（augmented reality）。AR技術即增強現實技術，也稱作擴增現實技術。AR技術發源于VR技術（虛擬現實技術），又與VR技術存在顯著區別。AR技術是“虛擬現實技術的延伸，是通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實的世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面或同一空間的一種技術”[1]。增強現實技術可以起到加強用戶對現實世界的認知感，對真實世界起到擴張和補充的作用。AR技術具備虛實結合、三維沉浸、實時交互3種特征。虛實結合。AR技術可以將虛擬的物體疊加或者合成到真實世界中，方便用戶對內容進行細致的觀察。三維沉浸。AR技術可以為用戶構建“真實感”的體驗環境，使其更易融入虛實結合的環境，實現三維沉浸。實時交互。AR技術利用已有的真實世界環境與虛擬場景進行完美融合，為用戶提供一種“真實感”的復合視覺效果場景。

2.2 AR技術在建筑遺產保護中的優勢分析

在工業遺產數字化保護發展趨勢背景下，基于AR技術所具備的虛實結合、三維沉浸、實時交互的特性，將其應用于中東鐵路南支線工業遺產保護應用領域，相較傳統保護模式具有十分明顯的優勢。

2.2.1 擴展鐵路遺產傳播與文創模式

2017年2月國家文物局印發《國家文物事業發展“十三五”規劃》，其中明確指出推廣實施“互聯網+中華文明”3年行動，鼓勵通過觀念創新、技術創新和模式創新，推動文物信息資源開放共享，推進文物信息資源、內容、產品、渠道、消費全鏈條設計。可以說，《國家文物事業發展“十三五”規劃》為包括AR技術在內的新媒體技術應用于文化遺產保護營造了良好環境。AR技術可以使原本只能在本體物理空間內傳遞的信息，在數字化后與移動智能端（智能手機與平板電腦等）結合進行多角度、多層次的感官交互，這就能夠將中東鐵路遺產的傳播與展示呈現出交互性、趣味性和體驗感，拉近社會公眾與原本“陌生”的鐵路遺產間的時空距離，使鐵路遺產傳播與展示的“消費”由被動轉向主導，某種意義上還可能催生或者拉動工業遺產旅游體驗與文創產品經濟的發展。

2.2.2 滿足用戶的信息需求

中東鐵路南支線遺產作為物質文化遺產的重要組成部分，自身信息雖然具有直觀性，但卻是靜態的、單向的，同時又受空間分布、使用狀態、保存現狀等多種因素限制，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，傳統遺產建筑信息主要以照片與圖紙等形式呈現在二維平面上，不能有效直觀的體現出各種信息要素（圖6）。利用AR技術可以將數字化、虛擬化的鐵路遺產模型疊加或合成到真實環境中，同時展示虛擬信息與真實環境信息，將兩種信息相互補充、疊加，可以在不干擾鐵路工業遺產現實生存狀態的前提下，對遺產進行更加細致的觀察，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計圖（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原效果

2.2.3 增加公眾認同感

中東鐵路遺產保護需要全社會共同參與，尤其是遺產所在區域內公眾的認可與參與。中東鐵路南支線遺產數量眾多，相關部門每年相對固定、有限的遺產保護資金投入難以顧及全部遺產，其中多數尚未列入各級文物保護單位名單，若想實現有效的保護需要依靠遺產所在區域內公眾的認可與參與。如上所述，由于種種現實情況導致了鐵路遺產保護氛圍不佳、保護意識待提升。如果將AR技術應用于鐵路遺產的保護應用，不僅可以降低成本，而且可以營造出遺產原始生存環境，讓生活在鐵路遺產區域內的公眾重新認識身邊“熟悉”的鐵路遺產，營造保護氛圍，增加認同感。

2.2.4 符合鐵路遺產保護趨勢

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量不等的共計300余棟（座）鐵路工業遺產建筑。這些鐵路工業遺產建筑自19世紀末、20世紀初修建以來已愈百年，在長時間使用過程中，不僅建筑本體發生了諸多變化，遺產所生存的自然與人文環境也發生改變，為鐵路遺產的保護、修繕及利用問題提出了現實難題。將AR技術應用于鐵路遺產保護相關問題研究，不僅成本相對較低，而且可以為相關方案提供技術保障與可逆性操作，產生虛實結合、三維沉浸、實時交互的效果，有助于預判保護、修復及利用方案的效果，避免對工業遺產的二次破壞。不僅符合未來文化遺產數字化保護發展趨勢，也符合《國家文物事業發展“十三五”規劃》的相關精神。

3 AR技術在南支線鐵路遺產保護應用中的設想

在工業遺產數字化保護趨勢之下，基于AR技術所具備的虛實結合、三維沉浸、實時交互3種特性，可以為實現中東鐵路南支線遺產保護應用研究的拓展提供技術保障和新思路。根據中東鐵路南支線遺產的歷史與現狀，將AR技術與移動智能平臺（智能手機、平板電腦等）相結合，可以從鐵路遺產的建筑信息復原、歷史信息還原以及鐵路遺產歷史街區信息復原等幾方面，來實現AR技術在中東鐵路南支線遺產保護應用中的設想。

3.1 鐵路遺產的建筑信息復原

基于建筑實體修繕的不可逆性、文物修復的“修舊如舊”原則，使得有關部門對文物建筑的修復采取慎重態度。采用AR技術不僅可以實現修復效果的預判、實現可逆性，而且同時可以構建虛擬環境，復原鐵路遺產相關建筑信息。以往將鐵路遺產的建筑信息在二維圖紙或者照片上進行展現的方法，在識別過程中不僅需要較為專業的知識輔助，而且對于空間感的反映也不夠完整。利用AR技術進行鐵路遺產進行三維重構，可以完整的再現鐵路遺產建筑的真實原貌（圖8）。中東鐵路南支線遺產凝結了歷史變遷與中西建筑文化融合的信息，利用AR技術實現計算機生成虛擬模型實時疊加在現實環境中，讓用戶全方位的認識鐵路遺產，為遺產保護提供技術保障。利用AR技術可以實現鐵路遺產模型與真實環境的融合，同時利用手勢對移動智能平臺（智能手機、平板電腦等）上的模型進行旋轉、透視等虛實交互，更加全面的了解這些鐵路遺產的外觀結果、裝飾細節，以及內部結構與布局，而這些是傳統照片、圖紙展示無法實現的，同時用戶也不必親臨鐵路遺產所在地，擺脫了時空限制。

圖8 通過智能手機在真實環境中實現中東鐵路工業遺產AR展示（來源：作者自繪）

3.2 鐵路遺產的歷史信息還原

今黑、吉、遼三省留存的中東鐵路南支線遺產經歷百年風霜雨雪，建筑外貌和內部布局都發生不同程度改變，很多鐵路遺產因為所生存環境的改變而失去活力，但是它們曾經都承載過與中東鐵路修筑或運營有關的歷史事件。正如同俄國作家果戈里所說的那樣“建筑是世界的年鑒，當歌曲和傳說都緘默的時候，只有它還在說話”。

目前，多數有關中東鐵路遺產的主題展覽展示中只能夠通過歷史照片或者現狀照片呈現鐵路遺產某一特定時刻的歷史信息，而且這些內容缺乏與建筑整體間的直接聯系，缺乏鐵路遺產百年變遷的完整信息。AR技術具有對真實世界起到擴張和補充的作用，可以加強用戶對現實世界的認知感。將AR技術環境中的中東鐵路南支線遺產模型作為鐵路遺產歷史信息的直觀載體，在模型上附著各種人文或歷史信息，可以將有關中東鐵路的歷史事件場景一一對應放置在現實場景中，實現真實與虛擬景觀的融合，達到再現歷史信息的效果，增強公眾對中東鐵路遺產的認知，可以起到更好的遺產保護宣傳效果。

3.3 鐵路遺產歷史街區的信息復原

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各車站等級，圍繞車站站舍及鐵路線路兩側規劃、建設鐵路用地，為滿足鐵路運營及居民生產生活需要在鐵路用地內修建了數量不等的各類建筑設施，具體包括車站站舍、給水塔、機車庫、鐵路職工住宅、護路軍營房等。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，如遼陽市白塔歷史文化街區、長春市寬城子歷史文化街區等。如上所述，因為多種原因許多鐵路歷史文化街區風貌已經衰退，原有街區內的固有關系發生改變，這些現實情況都為保護提出了難題。如果要徹底復原這些鐵路遺產所生存的歷史街區面貌，無疑需要大量資金的投入，而且在短期內實現具有困難。如果利用AR技術將歷史街區內遺產建筑的原貌疊加在街區現狀上，使用戶在歷史街區現場通過歷史影像與現狀情況的空間對比，加深對街區的了解，增加公眾認同感，營造更好的工業遺產保護氛圍，同時也可能為保護資金投入爭取到多渠道來源。

上述基于AR技術的中東鐵路南支線遺產保護應用設想，不僅可應用于鐵路遺產保護研究領域，也可以將數字化內容疊加在與之相關的鐵路遺產文創產品之中，或者相關主題展覽場景環境中，這樣可以在某種程度上使公眾在對鐵路遺產主題文創產品或者展覽活動的消費過程中，實現對鐵路遺產保護理念和意識的“消費”，達到反哺鐵路遺產保護的效果。

4 結束語

新媒體時代，以AR技術為代表的新媒體技術為鐵路遺產的保護、文化認知與傳播提供了比以往更為多樣、有效的途徑和方法。將AR技術應用在中東鐵路南支線遺產保護領域，不僅提供了一種應用的技術保障與研究思路，也具有彌補現有保護應用策略的良好效果。在工業遺產數字化保護趨勢下，可以說基于AR技術的中東鐵路南支線遺產保護應用是未來的一種發展趨勢，應當抓緊時間加速相關技術研發，推進實際應用開展。