數(shù)字治理模式下的明孝陵世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測體系研究報告

數(shù)字治理模式下的明孝陵世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測體系研究

李步沛周菊萍摘要：近年來以云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，數(shù)據(jù)正在成為新信息時代的核心要素，也成為國家治理中最為重要的基礎(chǔ)之一。明孝陵作為南京唯一一處世界文化遺產(chǎn)，它的保護和利用得到了公眾的熱切關(guān)注。在這樣的背景下通過信息化手段，建立明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警體系，全面實現(xiàn)監(jiān)測指標動態(tài)信息報送、分析、統(tǒng)計、發(fā)布，以及信息查詢與檢索的全流程管理。通過遺產(chǎn)數(shù)字化建模，提高監(jiān)測信息管理，建立監(jiān)測預(yù)警機制，建立應(yīng)急響應(yīng)處置方案，實現(xiàn)明孝陵世界文化遺產(chǎn)變化可監(jiān)測、風險可預(yù)報、險情可預(yù)控、保護可提前的預(yù)防性保護管理目標，進一步提升世界文化遺產(chǎn)的保護和可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字治理能力水平，為其他遺產(chǎn)地的監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)提供治理模式示范。Key：世界文化遺產(chǎn);數(shù)字治理體系和治理能力;遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)1明孝陵介紹明孝陵位于南京市玄武區(qū)紫金山南麓鐘山風景名勝區(qū)內(nèi)，是明太祖朱元璋與其皇后的合葬陵寢，其占地面積達170余萬平方米，是中國規(guī)模最大的帝王陵寢之一，代表了明初建筑和石刻藝術(shù)的最高成就，直接影響明清兩代五百余年20多座帝王陵寢的形制，有“明清皇家第一陵”的美譽。明孝陵經(jīng)歷了600多年的滄桑，陵寢的格局仍保留了原恢弘的氣派，陵區(qū)內(nèi)的主體建筑和石刻有方城、明樓、寶城、寶頂，包括下馬坊、大金門、神功圣德碑、神道、石像路石刻等，都是明代建筑遺存，保持了陵墓原有建筑的真實性和空間布局的完整性，具有世界文化遺產(chǎn)要求突出意義和普世價值（OUV）[1]。2研究背景十九大報告中提到要建設(shè)“數(shù)字中國”。推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合。實施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快建設(shè)數(shù)字中國，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新升級，提升國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平。世界文化遺產(chǎn)是一項由聯(lián)合國發(fā)起，聯(lián)合國教育科學(xué)文化組織負責執(zhí)行的國際公約建制，以保存對全世界人類都具有突出普遍性價值的自然或文化處所為目的。3研究目標世界文化遺產(chǎn)明孝陵通過檢測預(yù)警體系的建立，全面實現(xiàn)文化遺產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測和信息化管理，實現(xiàn)相關(guān)監(jiān)測指標動態(tài)信息報送、分析、統(tǒng)計、發(fā)布，以及信息查詢與檢索的功能，從整體上提高檢測管理水平。通過遺產(chǎn)數(shù)字化建模，提高監(jiān)測信息管理，建立監(jiān)測預(yù)警機制，建立應(yīng)急響應(yīng)處置方案，實現(xiàn)變化可監(jiān)測、風險可預(yù)報、險情可預(yù)控、保護可提前的預(yù)防性保護管理目標，進一步提升世界文化遺產(chǎn)的保護和可持續(xù)發(fā)展的數(shù)字治理能力水平，為其他遺產(chǎn)地的監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)提供治理模式示范。4監(jiān)測設(shè)計明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測內(nèi)容主要包括文物本體、遺產(chǎn)價值環(huán)境、自然環(huán)境、人為活動因素以及專項監(jiān)測等16大類56個監(jiān)測項共計37項監(jiān)測指標，并實現(xiàn)與中國世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警總平臺數(shù)據(jù)的有效對接。世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測管理部門將通過對明孝陵遺產(chǎn)本體、自然環(huán)境、游客、保護管理工作的全方位監(jiān)測，建立長效監(jiān)測工作機制，提升世界文化遺產(chǎn)保護治理水平[2]。（1）格局監(jiān)測：格局監(jiān)測管理系統(tǒng)為對遺產(chǎn)總體格局信息變化進行監(jiān)測，將通過人工巡查及遙感監(jiān)測相結(jié)合發(fā)現(xiàn)并上報異常情況，系統(tǒng)自動根據(jù)異常情況生成案件。系統(tǒng)管理人員根據(jù)事發(fā)地點將案件指派給相應(yīng)管理人員，管理人員到現(xiàn)場處理該事件，并通知相關(guān)部門保持跟進。案件完結(jié)后處理情況及最后結(jié)果在系統(tǒng)中按要求填報。（2）本體監(jiān)測：本體專項監(jiān)測主要是針對明孝陵的文物本體實時監(jiān)測，確保文物處于良好穩(wěn)定的保存狀態(tài)。監(jiān)測目的是通過對遺產(chǎn)要素進行監(jiān)測，做到發(fā)現(xiàn)問題及時上報、及時解決，采取人工結(jié)合自動采集的方式將巡視記錄和相關(guān)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，建立信息化的管理方式。（3）微環(huán)境監(jiān)測：明孝陵內(nèi)露天的30多座孝陵神像，設(shè)置了多個微環(huán)境監(jiān)測點，對酸雨、陽光、溫度、濕度、空氣污染等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，預(yù)警對神像可能造成的危害。（4）病害監(jiān)測：針對明孝陵遺產(chǎn)存在的沉降、滲漏、裂隙等主要病害問題進行專項監(jiān)測，主要涉及的遺產(chǎn)要素對象包括寶城（裂隙、沉降、過近喬木）、明樓（沉降、變形、白蟻）、方城（沉降、滲漏、表面泛鹽）、影壁（裂隙、表面溶蝕）、碑殿（人為污染）、翁仲路石像生（裂隙、表面溶蝕、環(huán)氧老化）、神功圣德碑亭（沉降）、大金門（沉降）、下馬坊（微生物、附近喬木）、神烈山碑（裂隙）等。5系統(tǒng)實現(xiàn)5.1系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警平臺總體架構(gòu)如圖1所示。明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警平臺總體架構(gòu)采用四層模式，主要為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)接入層、平臺層和應(yīng)用層。在基礎(chǔ)設(shè)施層中主要包含前端的監(jiān)測設(shè)備，包含AI智能相機、客流量監(jiān)測設(shè)備、降雨P(guān)H監(jiān)測設(shè)備、靜力水準儀等。同物聯(lián)網(wǎng)平臺將數(shù)據(jù)采集至數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)主要有基礎(chǔ)采集數(shù)據(jù)、人工錄入數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)等。在平臺層上應(yīng)用了中控的大數(shù)據(jù)分析平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、清洗、分類、分析、可視化展示的要求。在應(yīng)用層上，根據(jù)南京市中山陵園管理局的需求建設(shè)了文物的安全管理、本體監(jiān)測、巡查管理、預(yù)警展示等應(yīng)用。5.2網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)實現(xiàn)明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)項目數(shù)據(jù)量大、實時性要求高，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為三層，分別為前端接入層、匯聚層、核心交換層。前端接入層指網(wǎng)絡(luò)中直接面向前端設(shè)備訪問的部分，項目中前端的設(shè)備主要包含AI智能攝像機、整體性監(jiān)測相機、工業(yè)相機、客流量監(jiān)測設(shè)備、降雨P(guān)H監(jiān)測設(shè)備、液壓式靜力水準儀、鋼板應(yīng)變計、紅外熱成像儀、裂縫計等設(shè)備。在前端接入層中視頻流的數(shù)據(jù)進視頻監(jiān)控網(wǎng)，監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器，使用LoraWan傳輸協(xié)議至Lara網(wǎng)關(guān)，進入業(yè)務(wù)網(wǎng)中。前端設(shè)備連接至設(shè)備節(jié)點箱中。匯聚交換層是多臺接入層交換機的匯聚點，它需要處理來自接入層設(shè)備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路。匯聚層為接入層提供數(shù)據(jù)的匯聚、傳輸、管理、分發(fā)處理;提供基于策略的連接，如地址合并、協(xié)議過濾、路由服務(wù)、認證管理等。項目中的匯聚層設(shè)備主要放在室外的七個落地箱中，匯聚層是光纖鏈路中的數(shù)據(jù)匯聚分發(fā)節(jié)點。核心層的功能主要是實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)之間的優(yōu)化傳輸，骨干層設(shè)計任務(wù)的重點通常是冗余能力、可靠性和高速的傳輸。核心層是所有流量的最終承受者和匯聚位置，考慮到網(wǎng)絡(luò)安全，前端接入設(shè)備到數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，再由采集服務(wù)器向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器推數(shù)據(jù)。在視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，視頻流數(shù)據(jù)通過核心交換機將視頻數(shù)據(jù)存儲到光纖存儲服務(wù)器。系統(tǒng)中對外的服務(wù)主要是web服務(wù)器，對外數(shù)據(jù)訪問中通過防火墻確保數(shù)據(jù)訪問安全。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還需實現(xiàn)同內(nèi)部已有系統(tǒng)的對接。對外系統(tǒng)需要實現(xiàn)對接世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測國家平臺API接口對接。6監(jiān)測意義（1）新技術(shù)應(yīng)用助力世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測手段提升：AI智能攝像機、整體性監(jiān)測相機、客流量監(jiān)測設(shè)備、降雨P(guān)H監(jiān)測設(shè)備、液壓式靜力水準儀、鋼板應(yīng)變計、紅外熱成像儀、裂縫計等新設(shè)備應(yīng)用直接提升監(jiān)測水平[3]。（2）以世界文化遺產(chǎn)價值為核心，對影響遺產(chǎn)價值的可能風險進行重點監(jiān)測：通過對明孝陵世界文化遺產(chǎn)地現(xiàn)狀評估，完成明孝陵世界文化遺產(chǎn)地監(jiān)測指標體系、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與規(guī)則、監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預(yù)警以及監(jiān)測信息系統(tǒng)等的建設(shè)。（3）以數(shù)據(jù)深度挖掘和融合應(yīng)用為主導(dǎo)構(gòu)建智慧治理模式：以前端數(shù)據(jù)采集為主，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，構(gòu)建明孝陵世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測預(yù)警總平臺，大數(shù)據(jù)分析成果也將成為文物專家的參考，用以提升中國遺產(chǎn)保護管理水平，實現(xiàn)“變化可監(jiān)測、風險可預(yù)報、險情可預(yù)控、保護可提前”的預(yù)防性保護管理要求，提升明孝陵數(shù)字治理水平。Reference[1]王世仁.文化遺產(chǎn)保護知行錄[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.[2]劉須寬.國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化[M].北京：人民日報出版社，2020.[3]單霽翔.世界文化遺產(chǎn)保