产业风景 | 数字化赋能中东铁路遗产保护
数字化赋能中东铁路遗产保护
赵志庆 谭继军
中东铁路始建于19世纪末，是沙俄为了掠夺中国东北资源而修建的一条铁路干线。这条铁路不仅改变了东北地区的交通格局，还对当地的政治、经济、文化等方面产生了深远影响。沿线留存的众多建筑、设施等遗产，融合了中俄等不同国家的建筑风格与文化元素，是研究近代中国历史、中外文化交流的重要实物资料。
中东铁路如今正面临自然侵蚀与人为破坏的严峻挑战。上海数喆数据科技股份有限公司依托先进的数字化档案管理平台，构建起集文物数据综合管理、高精度采集、智能监测预警及数字化复原展示于一体的全方位信息系统，为中东铁路遗产保护乃至全球铁路遗产数字化保护提供了借鉴。
保护迫在眉睫
东北地区气候多变，冬季寒冷漫长，夏季降雨集中，长期的冷热交替、雨水冲刷以及风沙侵蚀，使中东铁路遗产的建筑墙体出现裂缝、剥落，金属构件生锈腐蚀。随着城市建设的推进和经济活动的增加，部分遗产所在地面临开发建设的压力，一些铁路附属建筑因缺乏保护意识而被拆除或改造，导致遗产的完整性遭到破坏。此外，部分游客和当地居民对遗产保护认识不足，一些不文明行为也对遗产造成一定程度的损害。因此，中东铁路遗产保护工作迫在眉睫。
数字化技术的蓬勃发展，为破解保护难题带来曙光。近年来，信息技术的飞速发展使得数字化技术在各个领域得到广泛应用。在文化遗产保护领域，数字化技术凭借其高效、精准、直观等优势，促使遗产保护范式向智能化、精准化转型。通过数字化手段，可以对文化遗产进行全方位、多角度的记录和分析，为保护决策提供科学依据。同时，利用数字化展示技术，还能让更多人了解文化遗产的价值，增强公众的保护意识。
全方位数字化系统的构建
本项目立足先进的数字化档案管理平台，精心打造了一套系统完备的综合性保护体系。项目选取横道河子镇内两处全国重点文物保护单位作为试点示范区域。横道河子镇作为中东铁路沿线的重要节点，保存了较为完整的中东铁路附属建筑，具有典型性和代表性。该系统全方位覆盖遗产保护各关键环节，从数据管理到高精度采集，为中东铁路遗产保护奠定了坚实基础。
数据管理
中东铁路遗产相关数据繁杂多样，涵盖基础属性、历史沿革、修缮记录等诸多维度。基础属性数据包括遗产的地理位置、建筑类型、建造年代等基本信息；历史沿革数据则记录了遗产在不同历史时期的功能变化、所有权变更等情况；修缮记录数据详细记载了每次对遗产进行修缮的时间、内容、方法以及参与人员等信息。这些数据对于全面了解遗产的价值和现状至关重要。
数字化系统运用标准化的数据分类与编码规则，借鉴国际国内相关文化遗产数据标准，结合中东铁路遗产的特点，制定了一套适用于本项目的分类与编码体系。将遗产建筑按照功能分为居住建筑、办公建筑、工业建筑等类别，并为每一类建筑赋予特定的编码。利用集成数据库管理技术，建立不同类型数据之间的关联关系，方便数据的查询、统计和分析。同时，配合加密存储与定期备份策略，对重要数据采用加密算法进行处理，确保数据在存储和传输过程中的安全性。定期将数据备份到多种存储介质，并分别存储在不同地理位置，防止因自然灾害、设备故障等原因导致数据丢失。通过这些措施，确保文物数据的完整性、准确性与安全性，为后续系列保护工作提供坚实的数据支撑。
高精度数据采集
充分运用激光扫描、三维重建等前沿测绘技术手段，快速、准确地获取遗产本体的空间信息，通过发射激光束并测量反射光的时间，精确计算出物体表面各点的距离，从而构建出遗产的三维点云模型。在对中东铁路圣母教堂进行扫描时，激光扫描设备能够在短时间内获取数以百万计的点云数据，这些数据可以精确到毫米级别，能够捕捉到建筑表面细微的纹理、裂缝等特征。三维重建技术则是在点云模型的基础上，利用计算机图形学算法，将点云数据转化为具有真实感的三维模型。通过对历史照片、建筑图纸等资料的分析，对三维模型进行纹理映射和细节优化，使其能够真实再现建筑的外观和结构。
通过高精度的地理空间信息获取，能够捕捉到中东铁路遗产本体细微至毫米级别的纹理、形变特征，完整记录遗产当下物理状态。对于机车库出入口一些砖石结构的建筑，能够清晰地看到砖石表面的风化程度、裂缝的走向和宽度；对于木结构建筑，能够检测到木材的腐朽部位和程度。这些高精度数据为长期监测与对比分析留存了高精度基准数据，为后续的科学研究与保护决策提供了详尽的量化依据。科研人员可以通过对不同时期采集的数据进行对比分析，了解遗产的变化趋势，预测未来可能出现的问题，从而制定更加科学合理的保护方案。
智能监测预警
智能监测预警体系犹如精密的 “安全卫士”，依托密布于中东铁路遗产关键结构部位的传感器网络，实时收集温湿度、振动、位移等环境与物理参数。在建筑的关键承重部位安装位移传感器，实时监测建筑结构是否发生变形；在室内外安装温湿度传感器，掌握环境温湿度变化对遗产的影响；在靠近铁路轨道等可能产生振动的区域安装振动传感器，监测振动对遗产的影响。
基于大数据分析与机器学习算法，系统能预设科学合理的风险阈值。通过对大量历史监测数据和相关研究成果的分析，结合中东铁路遗产的特点和材料性能，确定不同参数的正常范围和风险阈值。对于建筑物顶部，根据其设计标准和历史经验，设定位移变化的阈值为5毫米，当位移传感器监测到的数据接近或超过这个阈值时，系统就会发出预警。一旦监测数据出现异常波动、逼近或突破阈值，即时触发多级预警机制。预警级别根据数据异常的严重程度分为不同等级，如黄色预警表示数据出现轻微异常，需要密切关注；橙色预警表示数据异常较为严重，可能对遗产造成潜在威胁，需要专业人员进行初步排查；红色预警表示数据严重异常，遗产面临严重危险，必须立即通知专业保护团队介入排查处置。通过这种早期精准防控机制，可将自然侵蚀、突发灾害等不利因素对遗产的损害降到最低。
数字化复原与公众参与互动
数字化复原技术借助虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等沉浸式展示手段，深度挖掘历史档案与考古资料，实现中东铁路遗产历史风貌的虚拟重建。在进行虚拟重建之前，研究人员对大量的历史档案、老照片、地图以及考古发掘报告等资料进行收集和整理，力求还原历史的真实性。在 VR 场景中，公众可以自由行走在车站的站台上，看到蒸汽机车缓缓驶入，乘客们上下车的繁忙景象，还能听到火车的汽笛声和人们的交谈声，全方位、多角度地感受中东铁路的历史氛围。借助AR应用，游客现场参观时，便能获取遗产即时的数字化解读与虚拟复原影像叠加展示。当游客使用手机等移动设备扫描遗址的特定区域时，手机屏幕上会显示出该区域在历史时期的模样，并伴有详细的文字介绍和语音讲解，帮助游客更好地理解遗产的文化内涵。这种方式极大提升了公众对遗产文化内涵的感知深度与参与热情，拓宽文化传承传播的受众面与途径。据统计，在开展数字化展示活动后，中东铁路遗产的参观人数明显增加，公众对中东铁路遗产的关注度和了解程度也大幅提高。
测绘人员顶风冒雪开展中东铁路遗产监测。
全球视野下的示范价值
本项目在中东铁路遗产保护领域的实践探索，不仅为国内同类工业遗产保护提供了创新性解决方案，还为全球相关遗产数字化保护贡献了中国智慧与方案。在国内，许多工业遗产都面临着与中东铁路遗产类似的保护难题，如缺乏系统的保护规划、数据管理混乱、监测手段落后等。本项目构建的全方位数字化系统，从数据管理、高精度采集、智能监测到数字化复原展示，为其他工业遗产保护提供了一套完整的、可操作的流程和方法。
目前，全球范围内的工业遗产保护都在积极探索数字化转型之路，但不同国家和地区在技术应用、保护理念等方面存在差异。本项目整合多种技术手段、贯穿全流程保护环节的系统性实践模式，为各国应对工业遗产保护共性难题提供了可资参考的实操范例。
本项目将多种数字化技术有机结合，形成了一个从数据采集、管理到监测、展示的完整体系，彰显我国在文化遗产数字化保护领域的前沿地位与引领作用，为推动全球文化遗产保护迈向数字化新征程提供了中国经验。
（赵志庆系哈尔滨工业大学城市设计研究所所长、上海数喆数据科技股份有限公司学术顾问，谭继军系上海数喆数据科技股份有限公司总裁。）
原标题：《产业风景 | 数字化赋能中东铁路遗产保护》