数字治理模式下的明孝陵世界文化遗产监测体系研究

李步沛 周菊萍

摘 要：近年来以云计算、大数据、人工智能为代表的新技术发展与应用，数据正在成为新信息时代的核心要素，也成为国家治理中最为重要的基础之一。明孝陵作为南京唯一一处世界文化遗产，它的保护和利用得到了公众的热切关注。在这样的背景下通过信息化手段，建立明孝陵遗产监测预警体系，全面实现监测指标动态信息报送、分析、统计、发布，以及信息查询与检索的全流程管理。通过遗产数字化建模，提高监测信息管理，建立监测预警机制，建立应急响应处置方案，实现明孝陵世界文化遗产变化可监测、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，进一步提升世界文化遗产的保护和可持续发展的数字治理能力水平，为其他遗产地的监测预警体系建设提供治理模式示范。

关键词：世界文化遗产;数字治理体系和治理能力;遗产监测预警系统

1 明孝陵介绍

明孝陵位于南京市玄武区紫金山南麓鐘山风景名胜区内，是明太祖朱元璋与其皇后的合葬陵寝，其占地面积达170余万平方米，是中国规模最大的帝王陵寝之一，代表了明初建筑和石刻艺术的最高成就，直接影响明清两代五百余年20多座帝王陵寝的形制，有“明清皇家第一陵”的美誉。明孝陵经历了600多年的沧桑，陵寝的格局仍保留了原恢弘的气派，陵区内的主体建筑和石刻有方城、明楼、宝城、宝顶，包括下马坊、大金门、神功圣德碑、神道、石像路石刻等，都是明代建筑遗存，保持了陵墓原有建筑的真实性和空间布局的完整性，具有世界文化遗产要求突出意义和普世价值（OUV）[1]。

2 研究背景

十九大报告中提到要建设“数字中国”。推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。实施大数据战略，加快建设数字中国，促进产业发展创新升级，提升国家治理体系和治理能力现代化水平。世界文化遗产是一项由联合国发起，联合国教育科学文化组织负责执行的国际公约建制，以保存对全世界人类都具有突出普遍性价值的自然或文化处所为目的。

3 研究目标

世界文化遗产明孝陵通过检测预警体系的建立，全面实现文化遗产动态监测和信息化管理，实现相关监测指标动态信息报送、分析、统计、发布，以及信息查询与检索的功能，从整体上提高检测管理水平。通过遗产数字化建模，提高监测信息管理，建立监测预警机制，建立应急响应处置方案，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，进一步提升世界文化遗产的保护和可持续发展的数字治理能力水平，为其他遗产地的监测预警体系建设提供治理模式示范。

4 监测设计

明孝陵遗产监测内容主要包括文物本体、遗产价值环境、自然环境、人为活动因素以及专项监测等16大类56个监测项共计37项监测指标，并实现与中国世界文化遗产监测预警总平台数据的有效对接。世界文化遗产监测管理部门将通过对明孝陵遗产本体、自然环境、游客、保护管理工作的全方位监测，建立长效监测工作机制，提升世界文化遗产保护治理水平[2]。（1）格局监测：格局监测管理系统为对遗产总体格局信息变化进行监测，将通过人工巡查及遥感监测相结合发现并上报异常情况，系统自动根据异常情况生成案件。系统管理人员根据事发地点将案件指派给相应管理人员，管理人员到现场处理该事件，并通知相关部门保持跟进。案件完结后处理情况及最后结果在系统中按要求填报。（2）本体监测：本体专项监测主要是针对明孝陵的文物本体实时监测，确保文物处于良好稳定的保存状态。监测目的是通过对遗产要素进行监测，做到发现问题及时上报、及时解决，采取人工结合自动采集的方式将巡视记录和相关数据输入数据库，建立信息化的管理方式。（3）微环境监测：明孝陵内露天的30多座孝陵神像，设置了多个微环境监测点，对酸雨、阳光、温度、湿度、空气污染等数据进行监测，预警对神像可能造成的危害。（4）病害监测：针对明孝陵遗产存在的沉降、渗漏、裂隙等主要病害问题进行专项监测，主要涉及的遗产要素对象包括宝城（裂隙、沉降、过近乔木）、明楼（沉降、变形、白蚁）、方城（沉降、渗漏、表面泛盐）、影壁（裂隙、表面溶蚀）、碑殿（人为污染）、翁仲路石像生（裂隙、表面溶蚀、环氧老化）、神功圣德碑亭（沉降）、大金门（沉降）、下马坊（微生物、附近乔木）、神烈山碑（裂隙）等。

5 系统实现

5.1 系统架构实现

明孝陵遗产监测预警平台总体架构如图1所示。

明孝陵遗产监测预警平台总体架构采用四层模式，主要为基础设施层、数据接入层、平台层和应用层。在基础设施层中主要包含前端的监测设备，包含AI智能相机、客流量监测设备、降雨PH监测设备、静力水准仪等。同物联网平台将数据采集至数据层，数据层的数据主要有基础采集数据、人工录入数据、GIS数据、监测数据等。在平台层上应用了中控的大数据分析平台，实现数据采集、清洗、分类、分析、可视化展示的要求。在应用层上，根据南京市中山陵园管理局的需求建设了文物的安全管理、本体监测、巡查管理、预警展示等应用。

5.2 网络建构实现

明孝陵遗产监测预警体系建设项目数据量大、实时性要求高，网络架构主要分为三层，分别为前端接入层、汇聚层、核心交换层。

前端接入层指网络中直接面向前端设备访问的部分，项目中前端的设备主要包含AI智能摄像机、整体性监测相机、工业相机、客流量监测设备、降雨PH监测设备、液压式静力水准仪、钢板应变计、红外热成像仪、裂缝计等设备。在前端接入层中视频流的数据进视频监控网，监测设备数据通过数据采集器，使用LoraWan传输协议至Lara网关，进入业务网中。前端设备连接至设备节点箱中。

汇聚交换层是多台接入层交换机的汇聚点，它需要处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路。汇聚层为接入层提供数据的汇聚、传输、管理、分发处理;提供基于策略的连接，如地址合并、协议过滤、路由服务、认证管理等。项目中的汇聚层设备主要放在室外的七个落地箱中，汇聚层是光纤链路中的数据汇聚分发节点。

核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输，骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。核心层是所有流量的最终承受者和汇聚位置，考虑到网络安全，前端接入设备到数据采集服务器，再由采集服务器向数据库服务器推数据。在视频监控网络中，视频流数据通过核心交换机将视频数据存储到光纤存储服务器。系统中对外的服务主要是web服务器，对外数据访问中通过防火墙确保数据访问安全。系统网络还需实现同内部已有系统的对接。对外系统需要实现对接世界文化遗产监测国家平台API接口对接。

6 监测意义

（1）新技术应用助力世界文化遗产监测手段提升：AI智能摄像机、整体性监测相机、客流量监测设备、降雨PH监测设备、液压式静力水准仪、钢板应变计、红外热成像仪、裂缝计等新设备应用直接提升监测水平[3]。（2）以世界文化遗产价值为核心，对影响遗产价值的可能风险进行重点监测：通过对明孝陵世界文化遗产地现状评估，完成明孝陵世界文化遗产地监测指标体系、监测数据采集与规则、监测数据处理与预警以及监测信息系统等的建设。（3）以数据深度挖掘和融合应用为主导构建智慧治理模式：以前端数据采集为主，利用大数据分析技术，构建明孝陵世界文化遗产监测预警总平台，大数据分析成果也将成为文物专家的参考，用以提升中国遗产保护管理水平，实现“变化可监测、风险可预报、险情可预控、保护可提前”的预防性保护管理要求，提升明孝陵数字治理水平。

参考文献

[1] 王世仁.文化遗产保护知行录[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2] 刘须宽.国家治理体系和治理能力现代化[M].北京：人民日报出版社，2020.

[3] 单霁翔.世界文化遗产保护[M].天津：天津大学出版社，2015.