基于风险管理理论的莫高窟监测预警体系构建与预防性保护探索

2015-04-29王旭东

敦煌研究 2015年1期

内容摘要：文化遗产地受到多种风险因素的影响和威胁。威胁遗产长久保存的许多病害往往是多种风险因素综合作用的结果。20世纪90年代，文化遗产风险管理理论开始应用于文化遗产抵御各类自然灾害的保护和研究中。应用文化遗产风险理论可明确文化遗产所面临的全部风险，评估每项风险的严重程度，找出并制定风险缓解策略。本文全面回顾莫高窟的保护历史，基于文化遗产风险管理理论，指出构建风险监测预警体系的目的在于实现文化遗产地变化可监测、风险可预报、险情可预控、保护可提前的预防性保护管理目标；论述了莫高窟风险监测体系的框架和构建内容；指出风险清单的科学厘定、风险阈值的研究、风险管理与决策支持系统的研发等内容风险监测预警体系构建急需解决和重点开展研究的内容。而在风险监测预警体系指引下，开展风险防范与控制技术研究，是减缓或降低各类风险对遗址带来的危害，实现莫高窟的预防性保护的必由之路。

关键词：敦煌莫高窟；风险管理；监测预警体系；预防性保护

中图分类号：K854.3 文献标识码：A 文章编号：1000-4106（2015）01-0104-07

Abstract： Cultural heritage sites throughout China have been affected and threatened by a lot of risk factors， most of which have combined to result in many kinds of deterioration that threaten the permanent Perdervation of these sites. Since the 1990s， cultural heritage risk management theory has been applied to the conservation research of cultural heritage against natural disasters. The theory can be used to identify all the risks effecting cultural heritage maintenance， assess the severity of each risk， and propose appropriate risk mitigation strategies. Based on this risk management theory， this paper first reviews the conservation history of the Mogao Grottoes， then points out that the risk monitoring and precaution system should be built to achieve various conservation and management goals， including monitoring changes at cultural heritage sites， forecasting risks， pre-controlling emergency dangers and conserving in advance， and then discusses how to build a risk monitoring and precaution system at the grottoes and what should be done or resolved first. The guidance of the risk monitoring and precaution system indicates that the only way to realize preventive conservation of the Mogao Grottoes is to carry out research on risk precaution and mitigate damages caused by various risk factors.

Keywords： Dunhuang Mogao Grottoes； risk management； monitoring and precaution system； preventive conservation

1 概述

敦煌莫高窟是我国第一批（1987年）列入世界遗产名录的世界文化遗产，是中国乃至世界上规模最大、绵延最久、内涵丰富、艺术精湛、保存良好、影响最大的石窟。联合国教科文组织世界遗产委员会根据世界文化遗产遴选标准，认为莫高窟符合世界文化遗产的全部六条标准。莫高窟自公元4世纪创建以来，经长达千年的不断营建，在鸣沙山东麓大泉河西岸1.7千米长的崖体上共有洞窟735个，其中有壁画、彩塑的洞窟492个，保存了45000多平方米壁画，2000多身彩塑；还有唐宋木构窟檐5座，历代修建的舍利塔群和清代所修建的3座佛寺、道观。1000多年来，随着自然环境恶化和人类活动的破坏，洞窟、壁画、彩塑等珍贵文物已存在多种病害，这些病害的产生和发展严重地威胁着遗产安全。

莫高窟的保护工作，大致可以分为三个时期[1]。20世纪40年代，国立敦煌艺术研究所（敦煌研究院前身）成立之前，莫高窟长期处于荒芜破败、无人管理的状态。在专家学者和民国政府有识之士的积极倡议和大声疾呼下，国民政府于1944年在敦煌莫高窟设立了国立敦煌艺术研究所，开创了莫高窟保护和研究的历史使命。先辈们首先从石窟考古调查登记和抢救性保护入手，始终将遗址的保护放在首位，不断探索研究。但由于经费和技术的原因，基本上只起到了看守作用，因此，这一时期被认为是莫高窟保护的看守时期。

1950年之后，通过考古和古建筑保护专家的慎重调研[2-3]，遵照古建筑大师梁思成对加固方案“有若无，实若虚，大智若愚”的加固思路，经过反复研究和试验性加固，20世纪60年代初期，开启了莫高窟全面抢险保护加固工作[4]。通过各方人员的不断努力，成功实施了莫高窟南区崖体加固工程，彻底改变了莫高窟坍塌破败的面貌。修复人员通过不断探索和研究，抢救和加固了大量行将剥落的精美壁画。由于这一时期的主要保护工作为抢救行将坍塌的石窟崖体和即将剥落壁画的加固，因此，这一时期被称为抢救性加固时期[5-6]。

20世纪80年代，莫高窟进入了科学保护时期，特别是1987年莫高窟被列入世界文化遗产之后，敦煌研究院抓住机遇适时开展广泛的国际、国内合作，将敦煌莫高窟保护置于国际视域之中，把国内外相关领域高水平的研究力量引入敦煌莫高窟的保护事业中，积极吸收借鉴国内外先进经验和技术，将研究与保护工作紧密结合，并把科学的分析和监测手段引入莫高窟的保护中，逐步研究和探索石窟与壁画材质、赋存环境和病害机理方面的问题，如壁画与塑像的制作材料与工艺、石窟崖体的工程地质条件和工程地质特征、石窟大环境与洞窟微环境、莫高窟环境质量评价、莫高窟风沙防治、石窟崖体的稳定性、石窟崖体的风化机理、壁画各种病害的产生机理等方面的大量研究[7-38]。在大量研究成果的支撑下，我们通过各类病害的模拟、保护修复材料的筛选、保护修复技术的改进，不断提升莫高窟围岩的保护和加固技术，完善了古代壁画的科学保护程序和方法。在抢救了一大批文物的同时，培养了一支高素质、多学科融合的专业技术人才队伍。不但让敦煌莫高窟的保护水平有了切实的提高，也使得敦煌研究院在石窟和壁画保护方面的技术水平处于全国前列。21世纪初，随着《中国文物古迹保护准则》的制定和实施，莫高窟的保护工作开始逐步从“抢救性保护”向“预防性保护”过渡。只有主动阻止和消除影响莫高窟保护的各种不利因素，才能最大限度地延长其寿命，减缓壁画彩塑的衰退，使莫高窟的全部信息和突出价值得到真实、完整的保存和延续，而实现这一目标的前提和基础就是要构建风险监测预警体系。

2 风险管理理论与文化遗产保护

风险管理理论起源于20世纪50年代，主要是要解决管理当中的管理资源、管理体系、管理体制和组织目标实现的方式问题。风险管理目标由两个部分组成：损失发生前的风险管理目标和损失发生后的风险管理目标。风险管理的基本程序包括风险识别、风险分析、风险评价、风险处理等环节[39]。

对于文化遗产而言，存在诸如地震、火山爆发、洪水、火灾等导致遗产大面积毁坏甚至毁灭的风险源。为了防范各类风险源对文化遗产带来的破坏，国际文物保护组织在文化遗产中提出并开始应用文化遗产风险防范的理念，20世纪90年代，国际文物保存与修复研究中心（ICCROM）和国际蓝盾委员会制定了文化遗产风险防范指南[39-43]。该指南提出了文化遗产风险防范的基本原则。《东京宣言》、《魁北克宣言》、《阿西斯宣言》均对国际文化遗产风险防范进行了相关说明和规定。为了指导遗产地进行相关风险防范，1998年，国际文物保护与修复研究中心制定了《国际文化遗产风险防范管理手册》。将风险管理理论应用于文化遗产保护的过程有四个公认的步骤：明确文化遗产所面临的全部风险；评估每项风险的严重程度；找出并制定风险缓解策略；评估每项策略的成本和效益。风险管理理论最大的优点是通过风险识别、风险分析与风险处理，将风险源对遗址可能造成的影响和破坏降低或减缓。文化遗产的预防性保护就是通过主动改善文化遗产的保存环境提前消除一些对文化遗产保存不利的因素来达到延长文化遗产寿命的目的。可见，风险管理理论完全可以用来指导文化遗产的预防性保护，为预防性保护提供一个决策框架。

一般而言，文化遗产地都会受到多种风险因素的影响和威胁，遗产存在的许多病害往往是多种风险因素综合作用的结果。因此，系统控制导致文化遗产病害产生和发展的多种风险因素，延续和保持文化遗产的价值就成为了当前最重要的研究任务之一。要实现文化遗产系统的预防性保护，需要引入更加科学有效的方法和技术，全面系统地认识影响文物安全保存的各种风险因素；需要有效地识别影响文物安全保存的风险因素的评估技术和体系，以及能够监测文物本体病害缓慢变化的专业技术和装备；需要深入研究文物各种病害与风险因素的关系，用多种风险因素的监测结果预测病害的发生和发展。目前传感技术、计算机技术、互联网和自动控制技术等多种高新技术的快速发展，为文化遗产的风险识别提供了有效的监测认知手段，使得我们能更加快速、准确地进行风险识别。

莫高窟的保护与管理监测经历了一个从无到有、从简单到复杂、从分散监测到系统监测的过程[11-19]。自20世纪50年代开始，莫高窟断断续续地进行了一些环境方面的监测工作，至20世纪90年代开始了多因子石窟大环境、洞窟微环境、文物本体、遗址载体等方面的监测，21世纪初又开展了游客及其对环境影响的监测。初期的监测工作主要是以为保护研究提供基础数据为目的的，经过几十年的监测工作，莫高窟的监测内容逐渐增多和深化，监测手段逐渐丰富和先进，科学监测的结果为莫高窟的保护、管理起到了积极的推进作用。这些监测工作的开展，为莫高窟引入风险管理理论，使莫高窟的保护从抢救性保护向预防性保护过渡，为实现变化可监测、风险可预报、险情可预控、保护可提前的预防性保护管理目标积累了经验，也为建设莫高窟风险监测预警体系奠定了基础。

3 莫高窟风险监测预警体系架构

和基本内容

3.1 莫高窟风险监测预警体系构建的意义

在风险管理理论的指导下，构建莫高窟监测预警运行体系，可以及早地发现和辨别壁画、塑像本体及其赋存环境的细微变化，不仅能为风险评估预警和尽早实施应对措施提供重要依据，也为开展洞窟壁画病害与洞窟内外环境因素影响的关系，及病害产生机理的研究提供可能和必要的条件，是实现对遗产地莫高窟的预防性保护的关键。同时，莫高窟预警监测体系的建立不但可以实现遗产气象监测、微环境监测、本体监测、载体监测、游客承载量监测和安防监控系统的信息集成和信息共享，促进各相关监测部门间的协同合作关系，而且还可以确定遗产保护、管理、利用中所遇事件的轻重缓急关系，并依据事件不同的重要程度，提出相应的报送、预警方式和响应措施，进而提高遗产地的管理水平，最终实现莫高窟从抢救性保护到预防性保护的顺利过渡。

3.2 莫高窟风险监测预警体系的架构

针对莫高窟监测预警工作中存在的问题，从文化遗产风险管理需求出发，以“变化可监测、风险可预报、险情可预控、保护可提前”为目标，综合运用传感技术、计算机技术、网络技术、自动控制技术等相关手段，开展文化遗产的风险识别、风险分析、风险评价。通过信息化手段加以整合、集成，结合文化遗产风险管理的特点，进行包含风险预报与预警、风险处理预案评价、应急响应、风险处理决策支持、信息报送与发布等功能的风险管理和决策支持系统的设计。根据系统需求，配置相应的硬件支持平台，共同组成在风险理论指导下的莫高窟风险监测预警体系（图1）。根据需求，本体系包括两大部分，一部分为前端数据采集系统，另一部分为监测预警体系支撑系统。监测预警体系支撑系统包括业务应用系统、软件支撑平台和硬件支撑平台。

（1）前端数据采集系统

前端数据采集系统主要是利用各种传感器，采集能够表征遗址变化的各类监测因子的相关实时数据。前端数据采集哪些数据和如何采集是根据监测的需要和文物保护的需求而定的。目前要构建监测体系需要采集石窟大环境、洞窟微环境、石窟崖体、文物本体、游客、安全防范等方面的实时监测数据。

石窟大环境监测方面，主要监测内容有石窟气象环境、水环境、空气质量、震动、振动、风沙、生物等。

洞窟微环境方面，主要监测内容有温湿度、二氧化碳、大气颗粒物、振动及噪声、VOC、空气扰动、微生物等。

石窟崖体的主要监测内容有稳定性、岩体内水汽含量与运移、崖体风化等。

文物本体的主要监测内容有壁画、塑像及周边建筑物的长期健康监测。

游客的主要监测内容为游客数量、游客分布等方面的实时动态。

安全防范监测主要采用视频监控手段，实现整个莫高窟保护区的实时安全监测，确保遗址安全。

（2）监测预警体系支撑系统

监测体系支撑系统包括业务应用系统、软件支撑平台和硬件支撑平台三部分。业务应用系统包含洞窟管理系统、门禁管理系统、游客管理系统、设备管理系统、监测信息人工采集系统、监测信息集成显示系统、分析预警系统、统计及报表生成系统、预警事件处理系统、信息报送系统、应急指挥调度系统、公共发布系统等12项。软件支撑平台包括多维统计分析系统、同一身份认证系统、中间件、数据库、GIS平台、工作流引擎、视频服务系统。硬件支撑平台包括监控中心硬件系统、服务器及存储系统、网络系统、移动应用前置平台、短信平台和网络安全系统。

监测体系的应用对象包括研究院领导决策层、监控工作人员、相关业务部门、社会大众和上级管理部门。对于领导决策层，需要通过本体系及时获取监测报表、监测分析报告、重大的预警信息，通过系统做出决策响应。对于监控工作人员，主要由最主要的三个职能部门：总监控中心、游客监控中心、安防监控中心的人员组成。总监控中心负责遗产日常监测，游客监控中心负责游客监测，安防监控中心负责安防监控和遗产监测中的地震、风沙、火灾、洪水监测。各监控中心工作人员负责各自监测内容相关的日常监测、接收、上报、发布相关的普通预警信息，重大预警信息，参与事件的处置工作，并负责生成相关的监测报表和监测分析报告。对于相关业务部门工作人员，主要是通过本体系及时获取各自相关的预警信息，并参与事件的处置；同时也可以主动向监控中心上报各种事件。对于普通大众，可以从门户网站获取各类的监测信息，并可以通过本体系完成参观预约等操作。上级管理部门可以从本体系获取相应的上报信息和资料。

4 未来展望

敦煌莫高窟的保护是一项系统工程，它不仅包括文物本体保护，还需注重遗址周围人文环境、自然环境、景观环境的保护。必须运用先进的保护理念，使用先进的保护手段，开展综合的科学保护研究，才能使它得到有效的保护。敦煌莫高窟风险监测体系建设是预防性保护的重要措施之一，截至目前，莫高窟风险监测体系已经完成了部分监测要素采集系统的安装、数据传输系统的构建、部分支撑软件的开发和监测中心的建设，系统已经开始运行并发挥作用。基于风险管理理论的莫高窟预防性保护还有以下工作需要开展：

（1）风险清单的科学厘定

文化遗产的风险评估包括风险识别、风险分析和风险评价等三个主要环节。风险识别需要对特定文化遗产面临的各种风险情况进行认定和描述，具体包括对风险事件可能会是什么、如何发生以及可能在何时何地发生等要素进行判断，在以往监测信息、历史档案资料、专家经验和先验知识的基础上，选择适用的风险识别模型与方法，开展莫高窟风险的识别、描述和分类研究，从而建立敦煌莫高窟风险清单。

（2）风险阈值的研究

在风险监测预警体系中，实现风险预警预报是关键环节之一，即当风险发生的概率或频率超过一定阈值，或发生的概率和损失超过一定阈值后，激发系统预警功能。没有确切的阈值，风险监测体系很难充分发挥作用。各种病害发生的阈值的研究是今后工作的重点之一，我们将联合相关专业人员，在风险清单的指导下，共同开展莫高窟各种风险发生的阈值研究。

（3）风险管理与决策支持系统的研发

莫高窟风险监测体系初步开发了软件支撑系统，但该系统缺乏科学有效的理论基础、方法指导和操作规范标准，存在管理决策支撑体系不健全等问题。系统开展莫高窟风险管理理论模型和方法的应用性研究，在此基础上研发风险管理和决策支持系统，并将研究成果在敦煌莫高窟予以集成、系统部署和应用。通过实际运行积累风险管理经验，为我国乃至世界文化遗产地保护和管理提供借鉴，切实提高我国世界文化遗产地的预防性保护能力和水平。

（4）风险防范与控制技术研究

风险防范与控制属于风险管理中的风险处理部分，是风险管理中的关键环节。风险监测体系为莫高窟保护和管理决策提供了全面的支持和指导。在风险监测体系的指导下，要实现全面的预防性保护还需开展风险防范和控制方面的技术研究，通过风险防范与控制，达到降低遗址风险的目的，实现预防性保护。对于莫高窟而言，可通过控制各类环境因子来消除或减小环境因子对遗址的不利影响；通过游客管理和参观方式的改变，将游客对遗址的影响降至最低。

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