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

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

李步沛周菊萍摘要：近年來以云計(jì)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(shí)代的核心要素，也成為國(guó)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(hù)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(cè)預(yù)警體系，全面實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)動(dòng)態(tài)信息報(bào)送、分析、統(tǒng)計(jì)、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(cè)信息管理，建立監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，建立應(yīng)急響應(yīng)處置方案，實(shí)現(xiàn)明孝陵世界文化遺產(chǎn)變化可監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)報(bào)、險(xiǎn)情可預(yù)控、保護(hù)可提前的預(yù)防性保護(hù)管理目標(biāo)，進(jìn)一步提升世界文化遺產(chǎn)的保護(hù)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(cè)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(cè)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(fēng)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(dá)170余萬平方米，是中國(guó)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(yù)。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(shí)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(jià)值（OUV）[1]。2研究背景十九大報(bào)告中提到要建設(shè)“數(shù)字中國(guó)”。推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。實(shí)施大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快建設(shè)數(shù)字中國(guó)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新升級(jí)，提升國(guó)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(xiàng)由聯(lián)合國(guó)發(fā)起，聯(lián)合國(guó)教育科學(xué)文化組織負(fù)責(zé)執(zhí)行的國(guó)際公約建制，以保存對(duì)全世界人類都具有突出普遍性價(jià)值的自然或文化處所為目的。3研究目標(biāo)世界文化遺產(chǎn)明孝陵通過檢測(cè)預(yù)警體系的建立，全面實(shí)現(xiàn)文化遺產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和信息化管理，實(shí)現(xiàn)相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)動(dòng)態(tài)信息報(bào)送、分析、統(tǒng)計(jì)、發(fā)布，以及信息查詢與檢索的功能，從整體上提高檢測(cè)管理水平。通過遺產(chǎn)數(shù)字化建模，提高監(jiān)測(cè)信息管理，建立監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，建立應(yīng)急響應(yīng)處置方案，實(shí)現(xiàn)變化可監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)報(bào)、險(xiǎn)情可預(yù)控、保護(hù)可提前的預(yù)防性保護(hù)管理目標(biāo)，進(jìn)一步提升世界文化遺產(chǎn)的保護(hù)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(cè)預(yù)警體系建設(shè)提供治理模式示范。4監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括文物本體、遺產(chǎn)價(jià)值環(huán)境、自然環(huán)境、人為活動(dòng)因素以及專項(xiàng)監(jiān)測(cè)等16大類56個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)共計(jì)37項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并實(shí)現(xiàn)與中國(guó)世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警總平臺(tái)數(shù)據(jù)的有效對(duì)接。世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)管理部門將通過對(duì)明孝陵遺產(chǎn)本體、自然環(huán)境、游客、保護(hù)管理工作的全方位監(jiān)測(cè)，建立長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)工作機(jī)制，提升世界文化遺產(chǎn)保護(hù)治理水平[2]。（1）格局監(jiān)測(cè)：格局監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)為對(duì)遺產(chǎn)總體格局信息變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將通過人工巡查及遙感監(jiān)測(cè)相結(jié)合發(fā)現(xiàn)并上報(bào)異常情況，系統(tǒng)自動(dòng)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(diǎn)將案件指派給相應(yīng)管理人員，管理人員到現(xiàn)場(chǎng)處理該事件，并通知相關(guān)部門保持跟進(jìn)。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(bào)。（2）本體監(jiān)測(cè)：本體專項(xiàng)監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)明孝陵的文物本體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保文物處于良好穩(wěn)定的保存狀態(tài)。監(jiān)測(cè)目的是通過對(duì)遺產(chǎn)要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，做到發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)上報(bào)、及時(shí)解決，采取人工結(jié)合自動(dòng)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(kù)，建立信息化的管理方式。（3）微環(huán)境監(jiān)測(cè)：明孝陵內(nèi)露天的30多座孝陵神像，設(shè)置了多個(gè)微環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)酸雨、陽(yáng)光、溫度、濕度、空氣污染等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)警對(duì)神像可能造成的危害。（4）病害監(jiān)測(cè)：針對(duì)明孝陵遺產(chǎn)存在的沉降、滲漏、裂隙等主要病害問題進(jìn)行專項(xiàng)監(jiān)測(cè)，主要涉及的遺產(chǎn)要素對(duì)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(shí)現(xiàn)5.1系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)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(tái)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(cè)設(shè)備，包含AI智能相機(jī)、客流量監(jiān)測(cè)設(shè)備、降雨P(guān)H監(jiān)測(cè)設(shè)備、靜力水準(zhǔn)儀等。同物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)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(cè)數(shù)據(jù)等。在平臺(tái)層上應(yīng)用了中控的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)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(cè)、巡查管理、預(yù)警展示等應(yīng)用。5.2網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)實(shí)現(xiàn)明孝陵遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)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(xiàng)目中前端的設(shè)備主要包含AI智能攝像機(jī)、整體性監(jiān)測(cè)相機(jī)、工業(yè)相機(jī)、客流量監(jiān)測(cè)設(shè)備、降雨P(guān)H監(jiān)測(cè)設(shè)備、液壓式靜力水準(zhǔn)儀、鋼板應(yīng)變計(jì)、紅外熱成像儀、裂縫計(jì)等設(shè)備。在前端接入層中視頻流的數(shù)據(jù)進(jìn)視頻監(jiān)控網(wǎng)，監(jiān)測(cè)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(jìn)入業(yè)務(wù)網(wǎng)中。前端設(shè)備連接至設(shè)備節(jié)點(diǎn)箱中。匯聚交換層是多臺(tái)接入層交換機(jī)的匯聚點(diǎn)，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(rèn)證管理等。項(xiàng)目中的匯聚層設(shè)備主要放在室外的七個(gè)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(diǎn)。核心層的功能主要是實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)之間的優(yōu)化傳輸，骨干層設(shè)計(jì)任務(wù)的重點(diǎn)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(kù)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(jī)將視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到光纖存儲(chǔ)服務(wù)器。系統(tǒng)中對(duì)外的服務(wù)主要是web服務(wù)器，對(duì)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(shí)現(xiàn)同內(nèi)部已有系統(tǒng)的對(duì)接。對(duì)外系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)接世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)國(guó)家平臺(tái)API接口對(duì)接。6監(jiān)測(cè)意義（1）新技術(shù)應(yīng)用助力世界文化遺產(chǎn)監(jiān)測(cè)手段提升：AI智能攝像機(jī)、整體性監(jiān)測(cè)相機(jī)、客流量監(jiān)測(cè)設(shè)備、降雨P(guān)H監(jiān)測(cè)設(shè)備、液壓式靜力水準(zhǔn)儀、鋼板應(yīng)變計(jì)、紅外熱成像儀、裂縫計(jì)等新設(shè)備應(yīng)用直接提升監(jiān)測(cè)水平[3]。（2）以世界文化遺產(chǎn)價(jià)值為核心，對(duì)影響遺產(chǎn)價(jià)值的可能風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)：通過對(duì)明孝陵世界文化遺產(chǎn)地現(xiàn)狀評(píng)估，完成明孝陵世界文化遺產(chǎn)地監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與規(guī)則、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與預(yù)警以及監(jiān)測(cè)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(cè)預(yù)警總平臺(tái)，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(guó)遺產(chǎn)保護(hù)管理水平，實(shí)現(xiàn)“變化可監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)報(bào)、險(xiǎn)情可預(yù)控、保護(hù)可提前”的預(yù)防性保護(hù)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(hù)知行錄[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.[2]劉須寬.國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化[M].北京：人民日?qǐng)?bào)出版社，2020.[3]單霽翔.世界文化遺產(chǎn)保