DOI: https://doi.org/10.1007/s12518-026-00727-w
تاريخ النشر: 2026-04-20
المؤلف: Jianzhuo Xu وآخرون
الموضوع الرئيسي: المسح ثلاثي الأبعاد والتراث الثقافي
نظرة عامة
تتناول ورقة البحث الأهمية التاريخية وتحديات الحفظ لجسر نهر سونغوا الأول، وهو إنجاز هندسي رئيسي للسكك الحديدية الشرقية الصينية (CER) الذي اكتمل في عام 1901. على الرغم من قيمته التاريخية، لم يتم تنظيم المواد الأرشيفية للجسر بشكل منهجي، وسجلات الحصون العسكرية المرتبطة به محدودة. لمعالجة هذه القضايا، تقترح الدراسة منهجية دمج تجمع بين نمذجة معلومات بناء التراث (InfraHBIM) ونمذجة معلومات بناء التراث (HBIM) مع نظم المعلومات الجغرافية (GIS). تسهل هذه الطريقة إدارة الأرشيف، والتوثيق، وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد للجسر والحصون، مما يمكّن من الوصول عن بُعد والتصور التفاعلي من خلال منصات مثل ArcGIS® Online.
تؤكد النتائج فعالية المنهجية المقترحة في إعادة بناء التطور التاريخي للجسر وحصونه، التي شهدت تغييرات هيكلية ووظيفية كبيرة على مدار القرن الماضي. تدعم قاعدة البيانات المتكاملة مهام إدارة التراث المختلفة، بما في ذلك التوثيق، وتقييم الحالة، والتخطيط للحفظ، بينما تعزز التعاون بين التخصصات والمشاركة العامة. تهدف الأعمال المستقبلية إلى توسيع النطاق الزمني للأرشيف الرقمي من خلال تطوير نماذج InfraHBIM إضافية لالتقاط فترة بناء الجسر وحالته الحالية، مما يعزز استدامة وإمكانية الوصول إلى هذا التراث الثقافي المهم.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الأهمية التاريخية والميزات الهندسية للسكك الحديدية الشرقية الصينية (CER)، التي كانت تعمل منذ عام 1901 وكانت بمثابة حلقة وصل حيوية بين روسيا القارية وشرق روسيا. تشمل السكك الحديدية الشرقية الصينية خطًا رئيسيًا وفرعًا جنوبيًا، وتحتوي على سبعة جسور معدنية كبيرة، من بينها يتم تسليط الضوء على جسر نهر سونغوا الأول كأطول وأصعب تقنيًا. على الرغم من تصنيفه كموقع تاريخي وثقافي رئيسي في الصين، يفتقر الجسر إلى جهود الحفظ الرقمية الشاملة، مثل توثيق الحالة وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد.
تهدف الدراسة إلى تطوير قاعدة بيانات رقمية باستخدام نمذجة معلومات بناء التراث (HBIM) المدمجة مع نظم المعلومات الجغرافية (GIS) لتعزيز إدارة الأرشيف، والتوثيق، والوصول العام إلى جسر نهر سونغوا الأول وحصونه العسكرية المرتبطة به من عام 1901 إلى عام 1961. توضح الورقة تفاصيل الهندسة للجسر، بما في ذلك طرق البناء والتجديدات اللاحقة، وتؤكد على الحاجة إلى سير عمل موحد لدمج HBIM-GIS لتسهيل الإدارة الفعالة والحفظ للأصول الثقافية. تشمل المنهجية المقترحة خطوات لتحليل الأرشيف، وتطوير قاعدة بيانات GIS، واكتساب البيانات، وتنفيذ الوصول عن بُعد، مع معالجة التحديات التي تطرحها نماذج المعلومات المختلفة في BIM وGIS.
طرق
تستخدم الدراسة دمج InfraHBIM/HBIM-GIS كمنهجية النمذجة ثلاثية الأبعاد الأساسية لتوضيح التطور التاريخي وتسهيل الوصول عن بُعد إلى جسر نهر سونغوا الأول. تتيح هذه الطريقة تمثيلًا شاملاً للسياق التاريخي للجسر. بعد ذلك، تم استيراد جميع الوثائق التاريخية ذات الصلة إلى QGIS Desktop (الإصدار 3.30.2) كطبقات Shapefile متجهة، مما يمكّن من تحليل مكاني فعال وتصور البيانات. يبرز هذا الدمج للبيانات التاريخية مع أدوات GIS المتقدمة أهمية المنهجيات الرقمية في حفظ وإدارة التراث.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على الدور المهم لنمذجة معلومات بناء التراث (HBIM) في حفظ وإدارة تراث البنية التحتية للنقل (TIH)، مثل الجسور والأنفاق. بينما يتم التعرف على نمذجة معلومات البناء (BIM) على نطاق واسع للبناء الجديد، تظهر HBIM إمكانات قوية للحفاظ على الهياكل التاريخية من خلال إعادة البناء الرقمية الدقيقة. تعزز تقنيات مثل المسح بالليزر الأرضي والجوي، جنبًا إلى جنب مع التصوير الفوتوغرافي من الحركة (SfM)، عملية التوثيق من خلال دمج أنواع بيانات مختلفة، بما في ذلك سحب النقاط والسجلات التاريخية، في برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد. يسهل هذا الدمج الحفاظ على المواقع التراثية الحالية وإعادة بناء العناصر المفقودة، على الرغم من أن TIH غالبًا ما يتلقى اهتمامًا أقل مقارنة بالتراث المعماري.
يتم التأكيد على الانتقال إلى InfraHBIM كخطوة حاسمة لتطوير إدارة TIH المستدامة، مما يمكّن من النمذجة البارامترية عالية الدقة والمراقبة الفعالة لصحة الهياكل. يعزز دمج InfraHBIM مع نظم المعلومات الجغرافية (GIS) أيضًا توثيق وإمكانية الوصول إلى التراث الثقافي، مما يلبي احتياجات كل من مالكي الممتلكات والسلطات التراثية. تناقش الورقة أيضًا التحديات التي تواجهها في اكتساب البيانات والنمذجة، خاصة للهياكل التي تحتوي على توثيق أرشيفي محدود. توضح استخدام تقنيات التصوير الفوتوغرافي بالطائرات بدون طيار وتقنيات النمذجة المتقدمة، مثل النمذجة العكسية للحصون، قابلية تكيف نهج HBIM مع سياقات التراث المختلفة. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية التعاون بين التخصصات والتقنيات المبتكرة في الحفاظ الفعال على تراث البنية التحتية للنقل.
DOI: https://doi.org/10.1007/s12518-026-00727-w
Publication Date: 2026-04-20
Author(s): Jianzhuo Xu et al.
Primary Topic: 3D Surveying and Cultural Heritage
Overview
The research paper discusses the historical significance and preservation challenges of the First Songhua River Bridge, a key engineering achievement of the Chinese Eastern Railway (CER) completed in 1901. Despite its historical value, the bridge’s archival materials have not been systematically organized, and records for its associated military blockhouses are limited. To address these issues, the study proposes an integration methodology combining Infrastructure Heritage Building Information Modeling (InfraHBIM) and Heritage Building Information Modeling (HBIM) with Geographic Information Systems (GIS). This approach facilitates archival management, documentation, and three-dimensional reconstruction of the bridge and blockhouses, enabling remote access and interactive visualization through platforms like ArcGIS® Online.
The findings confirm the effectiveness of the proposed methodology in reconstructing the historical development of the bridge and its blockhouses, which have undergone significant structural and functional changes over the past century. The integrated database supports various heritage management tasks, including documentation, condition assessment, and conservation planning, while promoting interdisciplinary collaboration and public engagement. Future work aims to expand the temporal scope of the digital archive by developing additional InfraHBIM models to capture the bridge’s construction period and its current condition, thereby enhancing the sustainability and accessibility of this important cultural heritage.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the historical significance and engineering features of the Chinese Eastern Railway (CER), which was operational from 1901 and served as a vital link between mainland Russia and the Russian Far East. The CER includes a main line and a southern branch, featuring seven large-scale metal truss bridges, among which the First Songhua River Bridge is highlighted as the longest and most technically challenging. Despite its designation as a Key Historical and Cultural Site in China, the bridge lacks comprehensive digital preservation efforts, such as condition documentation and 3D reconstruction.
The study aims to develop a digital database utilizing Heritage Building Information Modelling (HBIM) integrated with Geographic Information Systems (GIS) to enhance archival management, documentation, and public access to the First Songhua River Bridge and its associated military blockhouses from 1901 to 1961. The paper outlines the bridge’s engineering details, including its construction methods and subsequent renovations, and emphasizes the need for a standardized workflow for HBIM-GIS integration to facilitate effective management and preservation of cultural heritage assets. The methodology proposed includes steps for archival analysis, GIS database development, data acquisition, and remote access implementation, addressing the challenges posed by differing information models in BIM and GIS.
Methods
The research employs InfraHBIM/HBIM-GIS integration as the primary 3D modeling methodology to illustrate the historical evolution and facilitate remote access to the First Songhua River Bridge. This approach allows for a comprehensive representation of the bridge’s historical context. Subsequently, all relevant historical documentation was imported into QGIS Desktop (Version 3.30.2) as vector Shapefile layers, enabling effective spatial analysis and visualization of the data. This integration of historical data with advanced GIS tools underscores the significance of digital methodologies in heritage conservation and management.
Discussion
The discussion highlights the significant role of Heritage Building Information Modelling (HBIM) in the conservation and management of transport infrastructure heritage (TIH), such as bridges and tunnels. While Building Information Modelling (BIM) is widely recognized for new constructions, HBIM demonstrates strong potential for preserving historical structures through accurate digital reconstructions. Techniques like terrestrial and aerial laser scanning, along with Structure-from-Motion (SfM) photogrammetry, enhance the documentation process by integrating various data types, including point clouds and historical records, into 3D modelling software. This integration facilitates the preservation of existing heritage sites and the reconstruction of lost elements, although TIH often receives less attention compared to architectural heritage.
The transition to Infrastructure HBIM (InfraHBIM) is emphasized as a crucial development for sustainable TIH management, enabling high-precision parametric modelling and effective monitoring of structural health. InfraHBIM’s integration with Geographic Information Systems (GIS) further enhances the documentation and accessibility of cultural heritage, addressing the needs of both property owners and heritage authorities. The paper also discusses the challenges faced in data acquisition and modelling, particularly for structures with limited archival documentation. The use of drone-based photogrammetry and advanced modelling techniques, such as reverse modelling for blockhouses, illustrates the adaptability of HBIM approaches to various heritage contexts. Overall, the findings underscore the importance of interdisciplinary collaboration and innovative technologies in the effective conservation of transport infrastructure heritage.