南京城墙文化遗产保护与数字化的应用与展望

金连玉

（南京城墙保护管理中心，江苏 南京 210006）

2018年10月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于加强文物保护利用改革的若干意见》，指出“将文化遗产保护利用关键技术研究与示范纳入国家重点研发计划，建设文物领域国家技术创新中心和国家重点实验室。充分运用互联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术，推动文物展示利用方式融合创新，推进‘互联网+中华文明’行动计划”[1]。近年来，以大数据、物联网、云计算、人工智能、虚拟现实等为主的新兴技术，不仅广泛地应用在科技尖端行业，数字化、信息化、智慧化的技术与手段也在文化遗产保护、管理、传承等多方面发挥着越来越重要的作用，使优秀历史文化遗产焕发出新的活力。

“古都”与“文化”交融是南京城市的最大特色，丰富和珍贵的文化遗产资源，使得南京在现代世界名城中展现着独特魅力与不凡性格。南京城墙始建于公元1366年，是明太祖朱元璋组织修建的明初重要国家工程，也是我国现存体量最大、保存最完整的古代都城城墙，在中外筑城史上具有无可替代的地位与影响力。南京城墙原长35 km，现存25.267 km，作为现存世界上规模最长、体量最大、保存最好的都城城墙，它不仅是人类重要的物质文化遗产，更是南京生长出来的文化地标、南京人的精神家园。在2006年和2012年，南京城墙两次被国家文物局列入《中国世界文化遗产预备名单》，南京也于2014年被确定为“中国明清城墙”联合申遗牵头城市。

本文总结南京城墙文化遗产数字化工作的特点与创新，并结合工作面临的新机遇与挑战，对未来工作做进一步设想与思考。

1 南京城墙文化遗产保护与数字化建设现状与特点

目前，南京城墙文化遗产保护与数字化建设正在稳步推进，开展了或正在开展南京城墙砖文数据库、南京城墙监测预警平台、“南京城墙记忆”口述史数据库等建设工作，涵盖南京城墙保护、研究与利用多方面数字化工作。总体看来，南京城墙文化遗产保护与数字化建设的现状与主要特点如下。

1.1 构建南京城墙砖文数据库，寻求最适合自身的数字化保护手段

城砖是构筑南京城墙最主要的建材之一，多数城砖带有砖文，包含内容十分丰富，是南京城墙研究的重要基础资料，具有历史、科技、艺术等多重价值。南京城墙砖文是南京城墙的一大特色，是南京乃至中华民族丰厚的文化宝藏，作为珍贵的历史资料，砖文南京城墙砖文年代涉及南朝、唐、宋、元、明、清及近现代，并以元末明初砖文数量最多、品种最为丰富，被誉为“元末明初社会经济状况综合反映的一部分缩影，也是一种未经入藏于图书馆的珍贵历史文献资料”[2]。目前，南京城墙保护管理中心收藏带有砖文的城砖共计1 000余种，而散落在南京城墙本体上的城砖多达亿块，受长期的自然及人为影响，城砖本体与砖文均受到不同程度的破坏与风化，大多砖文已漫漶不清，亟待进行保护与信息采集。鉴于此，南京城墙砖文数据库建设自2017年起开始筹划，并于2018年10月正式启动[3]，旨在利用互联网与物联网的先进数字化技术，掌握南京城墙每块城砖的空间位置、状态、城砖内容、具体影像等，并进一步实现南京城墙的数字化管理、保护与利用。

南京城墙砖文数据库的构架基本分为前期与后期两部分。前期通过倾斜摄影测量技术、近景摄影测量技术以及三维激光扫描等空间信息采集技术，获取城墙多维时空数据。同时，综合利用各种数字化技术的优点，完成城墙真实二、三维场景数据的建立，力图实现清晰的城砖测量定位、拍照摄像和铭文解读，为建立可供查询利用的资料库建设提供基础数据。后期拟结合地理信息系统（GIS）技术、数据库技术和三维技术，建立南京明城墙三维可视化管理系统平台，实现城砖砖文在线查询。通过在线浏览的模式，以仿真方式形象展现城墙、铭文砖的空间位置、铭文图像、城砖分布情况以及周边环境景观，使观众足不出户就可以全面领略南京城墙砖的空间层次和详细位置。同时，提供城砖铭文的空间位置、二维影像、分布位置等信息的在线查询，最大限度地挖掘南京城墙砖文包含的历史文化信息，促进城墙砖文研究与利用。

南京城墙砖文数据库建设以明代南京城墙城砖空间信息记录为关键，以南京城墙三维模型建设为突破，建立以铭文砖为线索的城墙构件身份识别系统，利用数字化手段实现对南京城墙多维信息真实、完整的记录，并为科学保护南京城墙、生动阐释南京城墙、深入研究南京城墙、创新利用南京城墙夯实基础。此外，南京城墙砖文数据库的建立，是真实完整地保留南京城墙砖文基本信息，直观生动地展示南京城墙文化内涵的重要途径，并为实现南京城墙数字化保护、管理与利用提供宏观到微观的尺度转化。通过多种数字化手段的结合，让世界各地的参观者通过互联网就能直观地感受到南京城墙的魅力；相关数据的积累、集成及创新展示，还将为未来南京城墙博物馆的展览提供重要支持。

1.2 建设南京城墙监测预警平台，建立科学的文化遗产保护机制

南京城墙是矗立在南京市体量最大的文物，也是我国现存最具代表性的城墙遗产，规模宏大、保存完好，具有重大的历史、科学、艺术价值。根据《保护世界文化和自然遗产公约》及其《操作指南》《中华人民共和国文物保护法》《中国世界文化遗产监测巡视管理办法》等相关法律法规的要求，并按照《中国世界文化遗产监测预警体系建设规划》及相关标准规范要求，为提高南京城墙文物本体保护与周边环境监测预警，南京城墙保护管理中心正在积极筹建南京城墙监测预警平台，以期实现南京城墙本体保护、周边环境、影响因素、保护管理工作等系统性的监测，建立长效监测工作机制，提升遗产保护管理水平，扩大作为“中国明清城墙”联合申遗牵头单位的影响力和示范作用，进一步推动遗产申报工作。

南京城墙监测预警平台是依托互联网、物联网、大数据和通信技术等现代科学技术发展最新成果，建成集监测与基础数据的采集、审核与管理、动态监测与预警、数据分析与评估、工作监管与业务管理等于一体的、针对南京城墙本体保护与周边环境监测的实时预警系统。该预警平台涉及地理信息支撑平台、保护体等压监测、保护体内保存环境监测、建筑体安全性监测、文物本体监测、博物馆环境监测、游客监测及管控、遗产预警管理、数据分析与利用、管理系统等多个系统，以确保南京城墙本体安全与周边环境监测为主体目标，实现文物本体的预防性保护，夯实作为人类共同遗产——南京城墙的可持续发展基础。

南京城墙监测预警平台按照标准的规范体系，采用强大的软件技术集成能力，无缝集成业界主流技术，如GIS和GPS技术、Web-Service技术、数据库和数据仓库技术、互联网和物联网技术以及信息安全控制技术，并将这些技术有效融合在一套软件产品中，从城墙本体总体格局变化、遗产要素单体、本体与载体病害、自然环境、建设控制、社会环境、安防消防、日常巡查、考古发掘、保护展示与环境整治工程等方面进行重点监测。同时，面向监测人员、管理机构、专家及社会公众等不同用户的应用需求，建立应用处理与信息服务功能，从内部形成覆盖上述应用的应用架构。通过开展监测预警平台的建设，结合南京城墙的特点与遗产价值分析，完成具有城墙文化遗产特色的监测指标体系的构建，最终实现与国家监测中心总平台互联互通、信息共享，进一步接受国家文物局的统一监督和指导。

总体看来，南京城墙监测预警平台的建立，是实现针对遗产对象、基础资料、空间数据、管理信息的基础性数字化工作，为数字化、智能化监测和保护管理提供基础与保障。同时，形成基于互联网、GIS、物联网等数字化技术，结合监测指标体系和日常监测工作业务，建成具有数据采集、数据审核、统计分析、管理调度、自动预警、跟踪反馈等内容的高度信息化、数字化、体系化的监测工作系统平台，辅助监测工作开展，提升遗产地监测和城墙本体保护与管理水平。

1.3 多方面挖掘文化遗产内涵，开展“南京城墙记忆”等数字化项目

作为中国，乃至东亚地区古代城市城墙集大成者，南京城墙文化遗产价值并不局限于地面存留的文物本体，与之相关的记忆资源更是构成南京城墙650余年沧桑历史的重要组成部分，是亟待提取、保护的国家优秀记忆资源。“南京城墙记忆”数字化项目共选出60位与南京城墙相关的学者、维修保护工作人员、生长在南京的普通市民、外国留学生及社会人士等，通过口述采访形式，利用录音、影像拍摄，收集讲述者与南京城墙有关的个人经历与回忆。截至2018年12月，积累了超过60 h的口述史料和影音文献，整理采访文稿16万余字，并在采访过程中受到广泛关注，取得了较大的社会影响[4-5]。为进一步挖掘与南京城墙有关的带有温度的个人记忆，借助记忆资源建设与成果传播，拉近人与城墙的距离，推动南京城墙文化遗产活化利用提供了重要基础。

“南京城墙记忆”数字化项目，利用先进的影音技术，选取保存有珍贵南京城墙记忆的个人，采用1对1访谈形式，将留存在个人大脑里的南京城墙记忆资源进行开采。其基本内容涵盖南京城墙保护、规划与申遗工作，南京城墙修缮保护历程，南京民俗、传说及个人记忆等3大主题，既注意选取亲历重大历史事件，具有代表性的重要人物或人群作为访谈对象，又尽量兼顾访谈对象的多样性。未来“南京城墙记忆”数字化项目拟结合记忆资源自身特色以及其获取资源类型，从主题展览、纪录片制作与书籍出版等多种渠道，利用南京城墙博物馆展馆优势，为公众积极有效地提供“南京城墙记忆”资源服务。同时建立“南京城墙记忆”专题网站，将记忆资源进行数字化处理，分专题上传至网络，实现记忆资源成果的有效传播与利用，提升南京城墙的全球影响力。

综上所述，“南京城墙记忆”数字化项目是深度挖掘、收集、保存与利用南京城墙遗产资源的重要手段，通过科学系统的“南京城墙记忆”数字资源库建设，不断拉近城墙与人的距离，促进南京城墙文化遗产活化利用创新发展，是南京城墙合理、适度利用的有效途径。

2 南京城墙文化遗产保护与数字化建设设想与思考

2.1 基于地理信息系统建立南京城墙文化遗产数据库、实现遗产精细化管理

南京城墙保护与数字化工作正稳步推进，此外，《南京城墙》纪录片拍摄、“南京城墙记忆”数字化等，积累了大量的资源与素材。在2020年南京城墙博物馆建成后，南京城墙保护与管理工作还将面临南京城墙本体保护与景区开放，城墙专题博物馆统筹管理等问题。面临的问题与挑战有：①如何整合现有文化遗产资源，促进南京城墙大数据平台的建设，提升整体信息化水平；②如何统筹南京城墙景区与南京城墙博物馆的统一管理与协调发展，促进文化遗产保护与博物馆展示、公众教育的协同发展；③如何促进南京城墙文化遗产宏观调控力度，实现南京城墙遗址精细化管理；④如何满足部分业务部门的工作需求，从整体上提升景区与博物馆的管理效率。

以地理信息系统（geographic information system，GIS）为主的空间信息技术，结合物联网等新兴技术的应用，是解决上述需求与问题的最佳途径。GIS是一种对空间数据进行采集、管理、展示和分析的技术，在解决复杂的空间规划、决策和管理问题方面具有重要作用，目前在城市管理、公共交通、公共安全和环境监测等多个领域都发挥极其重要的作用[6]。就文博行业而言，GIS在文化遗产保护信息化、智能化方面，发挥着重要作用[7]。比如，在京杭大运河遗址保护与管理中，利用GIS、遥感（RS）及全球定位系统（GPS）为核心的空间信息技术，开展了大运河全线地形分析、文化遗产资源调查、全线统筹管理等各项工作[8]。“智慧颐和园”也通过地理信息系统GIS，结合物联网、传感网及互联网，实现对颐和园景区的资源环境、基础设施、游客活动、灾害风险等全面、系统、及时的感知与精细化管理，实现综合、实时、交互、可持续的信息化景区管理与服务[9]。

因此，基于GIS，结合物联网、多种数字化技术既可以整合文博机构的各类文化遗产资源，建立南京城墙文化遗产大数据平台，推进数据共享和业务协同，促进南京城墙与专题博物馆的一体化管理；又可以及时准确掌握景区与博物馆各方面发展情况，为顶层管理提供及时、准确、可靠的信息依据，加大宏观调控管理力度，实现南京城墙文化遗产精细化、数字化、智慧化的管理。

该系统的建设内容与初步设想，涵盖3个部分。

(1)加强基础信息建设。依托地理信息系统等空间信息技术，整合南京城墙现有资源，如城墙砖文数据、城墙本体维修档案、博物馆藏品数据、“南京城墙记忆”口述史数据等，建立南京城墙文化遗产数据库,为制定南京城墙保护与利用等相关决策提供科学依据。

(2)促进数据共享、业务协同。从宏观管理层做好规划与管理，统筹资源与数据共享，打造统一管理平台，实现南京城墙景区与南京城墙博物馆的协调管理。

(3)增强宏观调控，实现遗产智慧化、精细化管理。围绕统一管理平台建设，结合虚拟现实技术、大数据技术、可视化技术集成等,促进南京城墙文化遗产数字化管理，打造文化遗产精细化、数字化、智慧化的南京城墙保护管理模式，提升遗产管理、文物保护、博物馆管理、景区经营及公众服务等总体工作。

综上所述，依托GIS，结合多种数字化手段，整合现有南京城墙数字化资源，从宏观管理层打造统一管理平台，能够综合提升南京城墙保护、管理与服务的信息化水平。通过多种数字化手段与统一管理平台建设，南京城墙保护管理中心也力图打造南京城墙保护与管理国际模式，引领国内外同类型城墙遗址信息化建设方向，最终实现城墙本体数字化保护，文化遗产精细化管理；博物馆数字化展示，打造南京城墙智慧博物馆；景区个性化服务，南京城墙智慧景区建设；实现数字化高效办公，提高工作水平与效率等总体目标。

2.2 基于RFID射频与物联网技术对南京城墙文物本体保护

无线射频识别（radio frequency identification，RFID）是构建“物联网” 的一项关键通信技术，即通过无线电信号识别制定的目标对象，并获取与之相关的信息。一般来讲，可以通过制作射频识别标签附着于可跟踪的物品上，实现物品的全球流通及追踪、识别、读写等[10]。随着21世纪互联网技术发展，RFID与云计算被并称为IT界的两大新秀，并应用于社会生产、生活的多个方面。就文博行业而言，RFID也多被应用于博物馆藏品保管、观众参观行为分析等方面。比如，2013年11月完成的南京博物院二期改扩建工程，建设了由管理软件、RFID标签识别系统和传感监测系统组成，各系统相互关联的较为先进的立体化藏品管理系统[11]。通过物联网RFID的馆藏藏品全流程管理系统和信息容量庞大的藏品数据库建设，将馆藏文物藏品和RFID电子标签相互绑定，形成藏品信息可查询、流程可追溯、安全可保障的文物藏品全流程高效共享智慧管理新模式。

不过，RFID作为物联网的一项核心技术，与GIS的结合更加紧密，能对大型文化遗址保护与监测达到较为理想的效果。南京城墙作为南京市的文化地标，是面向全球游客开放的热门旅游景点，每年能达到百万人次的游览量。特别是毗邻玄武湖、鸡鸣寺的解放门段城墙，在国庆期间的日参观人流量将近8万人。作为南京市现存体量最大的文物本体，除了自然环境对本体产生的可能侵害外，因部分城墙段人流过大、过密对本体产生的局部负荷影响及各段人流量分布不均衡，也是影响南京城墙本体安全的重要因素。同时，参观游客如果过于密集地集中在某一城墙段，则会对景区安全工作与游客自身安全产生一定隐患。因此，建议将RFID与GIS应用于南京城墙本体保护中。

一般来讲，射频识别由电子标签、读写器以及应用软件3部分组成。通过将RFID芯片嵌入门票，并在城墙各段安装读写器，当游客携带嵌入了RFID射频标签的门票进入南京城墙景区后，读写器就自动获取游客标签信息。同时，随着游客开始参观活动，读写器将时时更新、收集游客所处的位置信息，并结合SuperMap、argis等GIS二次开发，将游客位置、参观线路、行迹路线直观、具体地展现在GIS中。

通过RFID及物联网技术的应用，一方面，可以实现南京城墙各段人流量信息时时管控；另一方面，南京城墙参观线路较长，各段城墙的自然风貌与旅游资源不同，可以将采集到的游客参观线路与行迹追踪的数据整合，结合大数据模型，分析游客参观线路与游览行为。针对较为热门的游览线路，进行适当的疏通与引导；对于较为冷僻的线路，则通过文化内涵的挖掘及周围旅游资源的整合、互动，制订更加完备的游览引导，从而利用展览展示及开展相关的文体活动，吸引更多游客参观游览。

因此，通过RIFD与GIS的应用，将会极大地增强南京城墙文物本体保护及景区安全系数，实现文物本体监控、保护与游客定位、导览、行迹追踪、调度融为一体的数字化管理。能够通过对游客密度监控和引导，加强对南京城墙文物本体保护与遗址智能化、精细化管理。

3 结束语

随着大数据、物联网、云计算、人工智能、虚拟现实等为主的新兴技术的发展，为文化遗产发展带来新的挑战与机遇。南京城墙作为人类珍贵的物质文化遗产，蕴含着丰富的历史价值与文化内涵，对其文物本体保护与遗址管理应立足世界文化遗产标准，建立南京城墙保护管理国际模式为长远目标。我们拟通过文化遗产保护与数字化技术的开展与应用，结合南京城墙文化遗产自身特点，逐渐整合自身数字化资源，确保文物本体安全，提升文物保护管理的信息化、规范化、精细化和智能化水平，努力将南京城墙打造成数字化技术与传统文化保护相结合的典范，引领并带动“中国明清城墙”联合申遗兄弟单位信息化建设与发展。除此之外，探索南京城墙世界文化遗产保护与管理数字化模式，搭建集科学性、创新性、前瞻性、先进性、可持续性、可操作性于一体的南京城墙文化遗产保护管理之路。