基于BIM 技术的中东铁路历史建筑数字化保护研究

1 BIM 技术

BIM（Building Information Modeling）技术是以建筑的各项数据进行建筑模型的建立，其可以将建筑物所具有的真实信息数字化。在历史建筑保护中BIM 技术是通过建立参数化模型，将建筑的构造资料进行数字化存档，以3D 的形象进行还原，还能模拟真实的建筑信息。而且在历史建筑的修缮过程也能进行数字化存档，避免传统修缮的不足，提前模拟修复，减少实际修复时对历史建筑的伤害，更是为了后续的保护研究和利用提供技术支持。

2 中东铁路历史建筑的概述

2.1 中东铁路历史建筑的历史背景

中东铁路是近代中国东北地区的第一条铁路，建于1896—1906 年期间，建成后大大加快了俄国对东北地区资源的获取

。在独特的历史环境下，中东铁路历史建筑群在功能类型、技术与艺术表现上都存在着多样性。中东铁路历史建筑是东北地区工业化、近代化、城市化发展历程的实物例证，具有空间分布广泛、遗产类型完整、数量丰富、价值典型及文化内容多样等特征。

由表1中的实验结果可知，在没有水参与时，CaSO 4、正己烷和正辛烷均不产生H 2 S;当水的质量为1 g时，反应72 h产生H 2 S体积分数小于水量为10 g时的反应生成量。因此，可以证明，水是TSR生成H 2 S的必要条件，也就是说，在TSR反应过程中，溶解状态的硫酸盐才具有反应性。

2.2 中东铁路历史建筑的价值

价值往往是建筑遗产保护的核心问题，历史建筑价值存续和社会的发展密切相关

，历史建筑的保护也需要从多价值维度进行。

1）社会价值：中东铁路沿线修建了大量的近代城镇，依托铁路构建了完整的城镇，为东北带来了崭新的城市形态和建筑风格。还促进了近代产业的发展，使铁路沿线城镇产生了独特而普遍的社会价值

。

主动脉瓣狭窄：可见明显加快的主动脉瓣向速度，患者收缩期最大开放幅度低于16毫米；主动脉瓣关闭不全：舒张期可见主动脉瓣下返流信号，关闭间隙不小于2毫米；瓣环及二尖瓣钙化：可见明显增强瓣环以及二尖瓣回声，厚度不低于3毫米；主动脉瓣钙化：主动脉瓣叶僵硬，增厚幅度不小于3毫米，活动明显受限[3]。

中东铁路历史建筑虽然在设计之初已经对建筑的保温进行了考虑，但年代久远，实地调研发现现在已经难以满足建筑的使用需求，需要考虑进行围护结构性能的提升，可将建好的Revit 模型导入到斯维尔分析计算软件中，进行分析后完善对建筑保温性能的进一步模拟，从而进行更好的保护。在中东铁路历史建筑修复过程中，可以直接在Revit 构建三维模型上进行修复方案的实时模拟，减少实际施工时对建筑的损害，避免后续现场的人为返工。

利用3D 扫描技术后得到的历史建筑的点云数据文件可以直接链接到Revit 中，而不是嵌入文件，实现点云信息与建筑信息模型的无损连接，可以更好、更精确地构建中东铁路历史建筑模型。

通过建立中东铁路历史建筑整体族库，能够将中东铁路历史建筑的资料和信息整合起来进行整体性保护。在Revit 中通过调整构件标签参数来改变几何形体的相应尺寸，使该构件族可以应用在更多的信息模型中，实现参数化的构件族

。如上文提到的烟囱族，其参数化改变标签的方法在其他地区的中东铁路建筑中同样适用，建立标准族库再对其进行修改，这样就可以减少工作重复，实现参数化的标准族库应用。

3.1.3建立农业产业准入负面清单制度 以县为单位，针对农业资源与生态环境突出问题，因地制宜制定禁止和限制发展产业目录，明确种植业、畜牧业、渔业发展方向和开发强度，强化准入管理和底线约束，分类推进重点地区资源保护和严重污染地区治理。

2.3 中东铁路历史建筑的保护现状

中东铁路至今已有120 年历史，在建成后历尽百年风雨，其渡过了特殊的历史时期，到了近代城镇化的高速发展时期，部分中东铁路历史建筑被直接拆毁。其中留存的一部分被遗弃在村落中无人问津，另一部分在城市被高楼所包围，原有周边景观风貌荡然无存。其中长春宽城子铁路附属地所在区域内的部分建筑已被拆除，现存同时期建筑7 组18 栋，其中有宽城子沙俄火车站俱乐部旧址、沙俄将校营旧址、沙俄兵营旧址等

。

3 基于BIM 技术的中东铁路历史建筑数字化保护意义

BIM 技术与3D 扫描技术的结合能够通过无接触的激光测距和反馈的条件下获得准确的数据。获取数据后用数字化软件将这些历史建筑的信息进行存储、应用和共享，BIM 技术可以将这些文档形成统一规范的数据库，避免信息的遗漏和难以查看的困境，为以后的研究工作提供详尽且清晰的基础资料。

3.1 为历史建筑保护提供新思路

基于BIM 技术对中东铁路建筑的保护现状和过程等基本问题入手，不仅仅是探索如何利用BIM 技术能够形成对中东铁路建筑保护理论、过程、方法，更是通过技术手段和实践环节利用好BIM 技术的建筑全周期性的特点，通过软件模拟，最大化地减少对建筑遗产的损害，模拟还原历史建筑及周边原貌，活化历史建筑的生命力。通过新技术的引入，为中东铁路历史建筑的保护提供新的思路，改变中东铁路历史建筑保护的不利现状，对中东铁路历史建筑的保护发展和文脉价值延续有着重大意义。

相思病得在心肺上 At heart, bitterness I’m painfully suffering

3.2 为城市发展开拓新方式

中东铁路历史建筑由于其独特的历史背景，有着极为重要的教育意义，在建筑实体保护的同时，对中东铁路历史建筑的数字化保护不仅仅是对建筑的建模与本体的记录，更可以利用其虚拟性，将模型与AR、VR 相结合，使人们能够身临其境般的去感受那段历史，起到更广泛和深层次的教育作用，提升城市的经济效益和社会的关注。在城市高速发展的进程中，发挥中东铁路历史建筑的独特性，为城市发展带来文化和实体上的新生机。

4 基于BIM 技术的中东铁路历史建筑数字化保护思路

中东铁路历史建筑的保护和研究工作一直都在进行，多地学者对其进行不同角度的保护研究，但是由于中东铁路工业遗产分布于东北三省各处，比较分散，没有统一的保护模式，保护和研究也多是根据地域或建筑类型将其进行区分，有一定的局限性。BIM 技术的应用可以将中东铁路历史建筑作为一个大的建筑库，进行统一收录和整理，并加以保护，促进东三省对中东铁路的共同保护，提供技术上的支持（如图1）。

4.1 历史建筑信息收集与整理

尽管我国在历史建筑保护与利用方面做出了一些成果，但仍然在历史建筑的保护和利用工作中有些许弊端，关键原因在于对建筑的保护思路还未更新，对历史建筑缺少正确的价值认知和判断，仅仅对历史建筑的外观进行模仿，并未对历史建筑保护的内涵有进一步的探究。同时政府对于历史建筑保护的体制不够全面，对保护环节把控不够。

采用重复测量方差分析法，对两组被试在不同时间点(前测、后测、追踪)的IAS得分进行比较.采用Mauchly球形检验，满足协方差矩阵球对称(P>0.05).从表3可知，IAS的时间效应和交互效应均有统计学意义(P<0.05).经简单效应分析可知，与干预前相比，两组被试的IAS得分都有所下降，但与对照组相比，实验组IAS得分呈现显著降低，其中后测和追踪测试结果显著低于前测(P<0.05).

通过实地调研发现，现存的8 栋建筑整体原貌保留相对较好，外立面造型形式完整，只是建筑表皮受到不同程度损坏，出现砖材破损、构建酥化、墙面脱落、屋顶渗漏等现象（图4）。沙俄将校营旧址还未进行大范围修缮工作，处于荒废状态，处于人为损坏与自然损毁双重破坏的状态之中，保护情况不尽如人意。

4.2 中东铁路历史建筑模型与族库建构

3）科学价值：中东铁路不仅反映了19 世纪末铁路工程的技术和管理水平，其历史建筑群也能反映当时的城市规划和建筑设计的理念、建造技术的水平及中西建筑技术的融合。

国内对于建筑族库的建立多用于中国古建筑，中东铁路与古建筑构件也具有同样的复杂性，在建筑数字化保护过程中使用传统的设计软件和方法会做大量的重复性工作。在构建中东铁路历史建筑的模型过程中，由于每一栋建筑单体虽然大小和风格相似，但却有所不同，根据Revit 系统中的族框架统一的分类标准进行管理，在数字化建模改变标签参数就能得到变化后的模型。以沙俄将校营屋顶烟囱为例，根据在建立烟囱族时给与的标签不同，能在建模时直接改变标签的数值得到不同的大小和形状的烟囱模型（图2）。

4）艺术价值：中东铁路历史建筑的风格主要沿用俄国西伯利亚地区的建筑风格，在本土建筑与俄国的现代建筑风格互相融合中形成新的建筑的风格，这也是我国近代建筑史独具特色的实例。

4.3 中东铁路历史建筑信息模拟

历史建筑大多数在设计之初未对建筑防火性能进行考虑，这也是在进行历史建筑保护时需要考虑的。Revit 模型可以直接导入PYROSIM 模拟程序中，进行火灾烟气分析，然后对建筑防火性能进行提前模拟。

1.4 随访观察 患者舒适度评价取模完成后记录患者舒适度。舒适度评级：A级，无恶心或异物感，无软组织压迫不适。B级，有异物感，无恶心不适，有软组织压迫不适。C级，异物感强烈，甚至恶心不适，有软组织压痛。修复完成2周后，约患者复诊，对咬合情况做再次的检查及相应的调整，并填写满意度调查表；修复6个月后按照改良的[4]美国公共健康协会(USPHS)标准，由一名未参与修复过程的高年资主治医生对修复体进行检测和评价。

2）文化价值：中东铁路使俄国的宗教文化、语言、建筑、饮食和休闲文化，包括马克思主义思想等，都得以传播至东北地区，深刻影响了中国东北部区域。

4.4 历史建筑信息展示

Revit 模型不仅仅可以像其他数字化软件一样展示修复前后的真实效果，还可以在同一模型上展示建筑变化的过程，能够直观地了解和比较建筑在各个时期的情况变化，还能动态的记录下建筑的保护和修缮的过程。“阶段性”功能能够很好的记录历史建筑建成至今的自然变化，实现项目数据的无损永久保存。

5 基于BIM 技术的沙俄将校营旧址建筑保护

5.1 沙俄将校营旧址存在的问题

沙俄将校营旧址是俄罗斯传统民居的建筑风格，用清水砖墙体作为围护，墙厚窗小，黑色铁皮覆盖双坡屋顶，是适合在严寒条件下居住的房屋形式。宽城子车站铁路用地内原有16 栋将校营，其中现存8 栋。街区整体环境在总平面上虽然保留了原有的行列式，但由于后期民居的侵占，周边多层建筑和加建建筑的夹缝中，已经很难辨别出沙俄将校营的行列式建筑布局（图3）。2014年，吉林省公布留存的8 栋沙俄将校旧址为省级文物保护单位。

历史建筑有关信息的收集是历史建筑保护的第一步，也是关键的一步。中东铁路历史建筑年代久远，原始图纸获取困难，图纸的获取是进行测绘后重新制图得到的。传统的手工测绘效率低、准确性差，且历史建筑不方便在建筑围护结构上搭建脚手架来使用基础测绘工具进行精确测绘，稍不注意可能会对历史建筑造成二次损害。通过3D 扫描技术可以直接在软件中得到中东铁路历史建筑的三维模型，获得详细的三维点云数据。

肉羊生产中通常还存在生产性能低与繁殖率低的问题，多数绵羊会受到季节性发情期的影响，一年最多只能完成一产，限制肉羊生产环节中利润的获取空间，直接影响肉羊养殖的经济效益。因此，可以进一步采用两年三产高频繁殖技术，通过人工授精、冷冻精液等多种模式实现集中配种、集中生产，极大提升公羊资源的利用率，节省养殖成本和风险。另外，在营养、繁殖季节以及激素诱导等方面进行必要的调控，实现羊羔的早期断奶，母羊尽早发情配种，提升繁殖指数，有效缩短肉羊的饲养周期，带来良好的经济效益[3]。

5.2 沙俄将校营建模数据来源

足够的信息采集是准确构建沙俄将校营旧址的BIM 模型的基础与关键，沙俄将校营旧址已历经百年，建成时间长，产权多次变更，原始图纸和资料难以获得，BIM 建模数据主要的来源是通过建筑现场勘探和点云数据的采集。

5.3 沙俄将校营建筑族的构建规划

沙俄将校营旧址建筑结构为砖木结构，由石勒脚或砖勒脚、红砖和青砖混合砌筑的墙体，屋顶皆为组合式坡屋顶建筑，平面呈长方形，部分在建筑的主入口处设置门斗或马头墙门坊。建筑、门窗洞口有过梁进行装饰、建筑周边有隅石装饰，屋顶有悬臂杆件等

。Revit 软件中基础族库和样板文件并不能完全满足沙俄将校营旧址建筑建模时的要求，在创建一个标准化的构件族时，构件的名称、功能、材料等信息都可以添加到信息模型中，有一些沙俄将校营旧址建筑特殊的构建需要在整体建模时提前创建特定的族（表1）。

5.4 沙俄将校营旧址建筑的模型建构

沙俄将校营旧址建筑是特殊时期形成的西式建筑中国本土化风格，与中国古建筑建模有一定相似性，且BIM 软件的建模是以实际建造过程为基础，与沙俄将校营旧址建筑的建造方式相匹配。将点云数据链入Revit 后确立建筑的标高和轴网作为建造模型的参考标准。在建立墙体模型时，主要是依靠点云数据定出大概的轮廓绘制墙面和屋顶，再依次插入构建好的门窗族，最后需要载入转角隅石族和砖勒脚等细部已经构建好的族。以4 号将校营为例，双坡硬山式屋顶在屋檐和山墙上做叠涩处理和装饰纹理，在建立屋顶模型时需要先建立常规坡屋顶模型，然后使用放样命令增加悬臂杆件和屋顶烟囱等构件（图5）。

6 结语

中东铁路沿线建筑遗存数量庞大、功能类型丰富、且各重要时期均有典型遗存保留下来，共同构成了一个完整且历史信息丰富的体系，是国内独特的线性铁路工业遗产的研究样本。在数字化时代的大趋势下，能依托互联网让公众更好地了解和参与遗产保护，以BIM 技术为载体，对中东铁路历史建筑的保护不仅要让其继续留存，修旧如旧，还要让它“活起来”，真实、完整地传给后代，还能利用中东铁路的特殊性进行身临其境的爱国教育展示，为现今的城市发展焕发新的活力。

腌制好的肉以及大豆组织蛋白、玉米变性淀粉、色素、孜然粉、冰糖、水放入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间15min。

[1]吴文衔，张秀兰.早期中东铁路简史[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，2014.

[2]刘永辉，李晓峰，吴奕苇.空间遗产视角下闽南家族书院遗产价值探讨——以泉州永春碧溪堂为例[J].建筑师，2020（4）：116-122.

[3]权梦琪.近代中东铁路南段沿线城镇体系与形态特征研究[D].大连：大连理工大学，2020.

[4]李琦，刘大平.建筑文化遗产群落的多样性特征解读——以中东铁路为例[J].建筑师，2017（05）：101-105.

[5]张家浩.我国工业遗产信息采集与管理体系建构研究[D].天津：天津大学，2018.

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