基于北斗定位技术的田野文物巡检管理系统设计与应用

段加波 徐国建 周洋

摘 要：本文运用北斗卫星导航定位、地理信息系统、移动互联、无线通信等技术，设计了田野文物巡检管理系统。其包含基于北斗导航与位置服务高精度基础数据平台的文物巡查终端和巡检工作指挥调度系统，具备田野文物智能巡检、综合管理、应急指挥等功能，为推进我国田野文物保护工作的信息化、自动化及智能化提供了一种有效的新思路。

关键词：北斗定位;地理信息系统;田野文物;智能巡检

中图分类号：P208;P228.4文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）23-0008-03

Abstract： This paper used Beidou satellite navigation and positioning， geographic information system， mobile internet， wireless communication and other technologies to design a field cultural relic inspection management system. It includes a cultural relics inspection terminal and inspection work command and dispatch system based on the Beidou navigation and location service high-precision basic data platform， and has the functions of field cultural relics intelligent inspection， comprehensive management， emergency command， etc.， which provides an effective new idea for promoting the informatization， automation and intelligence of the field cultural relics protection in China.

Keywords： Beidou positioning;geographic information system;field cultural relics;intelligent inspection

田野文物是田野石雕、石碑、石刻及地下埋藏的古墓葬文物的统称，具备分布广、数量多、保护管理工作艰巨等特点[1]。近年来，文物收藏价值不断提升，我国田野文物成为文物犯罪的首要侵害对象，特别是盗掘古墓葬犯罪呈现多发、频发的特点，大量珍贵文物被盗毁，给我国的历史文化遗产造成严重损失。文物相关管理部门的田野文物巡查管理任务日益艰巨，当前迫切需要通过现代技术手段，建立一套可靠、实用、易用的巡检管理信息化系统，以加强对田野文物的巡查和保护力度。

1 文物巡查现状及发展趋势

根据是否被登记备案，田野文物可以分为两类：一类是已被文物部门发现且已登记备案的各级文物保护单位及其他不可移动文物点，另一类是文物部门尚未发现的古墓葬、古遗址及其他散存的田野石刻[2]。它们都是我国重要的历史文化遗产，是中国作为世界上著名文明古国的历史见证。目前，针对田野文物，使用最普遍的方法是在需要重点保护的田野文物附近设立文管所，通过文保员进行地面巡逻的方式实现昼夜观测。传统人工巡护的方式主要通过巡检人员携带纸质文件记录巡检中发现的异常情况，并通过电话等方式向上级领导汇报，这种方法简单易行，但是作为一项长期的工作机制，不可避免地存在一些问题，突出表现在对巡查人员及巡逻路线、时间、频率、密度缺乏科学有效的监督和制约，巡查情况很难掌握，达不到应有的效果[3]。

2 系统建设目标

为了达到田野文物巡检工作科学化、精细化管理的目的，有力地监督巡查计划落实情况，为巡检工作提供科学的、系统的、量化的管理手段，本系统以成都市文化广电旅游局提供的不可移动文物空间数据库为基础，运用北斗卫星导航定位、地理信息系统、移动互联、无线通信等技术，研发基于北斗定位技术的田野文物巡检管理系统，对田野文物巡检工作全流程提供以信息化支撑为主要特点的现代管理手段，清晰记录巡检过程的线路轨迹、管线的异常情况，保证巡检的质量和效率，为田野文物巡检管理与巡检人员的工作提供更为科学的平台。

3 系统总体设计

基于北斗定位技术的田野文物巡检管理系统的建设模式按照“统筹规划、统一标准、分级部署”的原则，在着眼田野文物巡检管理业務和应用实际的基本思路指导下，研发文物巡检终端和巡检工作指挥调度系统，系统总体架构如图1所示。

系统采用客户端/服务器架构（Client/Server），分为运行支撑层、数据层、应用支持层及用户层。

3.1 运行支撑层

运行支撑层为软件系统运行提供网络环境、为硬件系统运行提供硬件环境支持。

3.2 数据层

数据层包括基础地理信息数据库和专题数据库。基础地理信息数据库用于存储矢量、影像等GIS数据，专题数据库用于存储田野文物空间位置及属性信息。

3.3 应用支持层

应用支持层为系统提供GIS平台、数据交换平台、数据库管理平台等中间件支撑环境。应用系统层是系统核心层，实现本项目需求确定的各种业务功能，主要包括巡检工作指挥调度系统、移动巡检系统。巡检工作指挥调度系统采用地理信息公共平台和专题数据库数据实现空间地理信息和田野文物信息的叠加展示及巡查工作管理;移动巡查系统基于内置于移动设备中的移动终端数据库，结合移动设备自带的4G、北斗终端芯片和照相模块，利用电子地图和工作流程控制等多种手段，提供田野文物移动巡查功能。

3.4 用户层

用户层囊括了本系统的最终用户群体，包括系统管理人员、后台管理系统系统使用人员及移动端APP用户等。

4 系统功能设计

4.1 巡检工作指挥调度系统功能设计

根据文物巡查管理部门权限，巡检工作指挥调度系统分为区县级巡检控制系统和市级巡检控制系统。系统功能如图2所示。

4.1.1 电子地图基本操作功能。具体功能如下：放大、缩小、平移、鹰眼、全图等地图浏览所需要的基本功能;距离量算、面积量算等工具型功能;对属性数据的查询并在地图中列表显示相关的属性信息;图层控制、图层对象列表等地理信息方面的专业功能。

4.1.2 配置信息管理功能。该功能实现对服务端监控系统和移动端系统运行过程中的所有配置信息的统一管理，管理的信息包括人员类型、任务类型、事件类型、事件紧急程度等。

4.1.3 用户信息管理功能。该功能对所有服务端监控系统和移动端系统用户信息进行统一管理，包括新用户账号添加和所有用户信息编辑，系统按照人员的部门组织、管理所有用户，并能够显示在线工作人员，确保在遇到突发事件时及时联系相关人员。

4.1.4 巡检任务管理功能。该功能有助于实时查看移动端提交的巡检任务，以实现对管道巡检人员工作情况的管理，可以对巡检人员巡检工作进行查询统计，是对其工作进行量化管理的一种有效手段。

4.1.5 巡检轨迹回放功能。该功能实现以不同的速度回放巡检人员的巡检轨迹，对巡检人员工作是否到位进行监督，在出现事故时，这可以为明确事故责任提供一定的参考。

4.1.6 巡检人员实时定位功能。该功能及时获取在线巡检人员从移动终端实时提交的坐标，并叠加在电子地图上展示，帮助控制中心工作人员了解巡检工作人员当前工作情况。

4.1.7 巡检事件管理功能。该功能实现对巡检工作人员上报的巡检事件处理，监控人员在接到上报事件之后及时做出响应，并将事件分派给当前在线且距离事件最近的工作人员进行处理，事件分派信息将会回发至相应巡检人员的移动终端，由其进行处理。

4.1.8 田野文物数据管理功能。该功能对田野文物及周边附属设施的空间、属性信息进行管理，管理的信息包括田野文物的等级、历史沿革、建控地带、保护范围等专题数据，通过图形化、简单化地操作这些对象的信息，直观可视地为用户提供所需的各种信息。

4.2 北斗移动终端巡检功能设计

北斗移动终端巡检系统功能结构如图3所示。

4.2.1 用户信息管理功能。该功能实现用户对个人信息的维护管理，以便在巡检人员信息发生变化时及时进行修改。

4.2.2 配置信息管理功能。该功能实现对移动端系统访问服务器端系统的IP、端口号、系统名称等信息管理，以确保当服务端监控系统地址发生变化时，移动端系统能够正确地访问它。

4.2.3 实时位置上传功能。该功能通过访问手持设备内置的GPS模块及时获取巡查员当前所在位置的坐标，叠加在移动终端电子地图上展示，并将位置坐标信息传输到服务器端数据库中保存。

4.2.4 巡查任务上报功能。该功能为巡查工作人员处理各项日常巡查工作提供帮助。巡查人员在开始巡查工作之前应提交任务日志记录，提交后系统便开始采集并上传其巡查轨迹，在巡查结束之后可以通過结束巡查任务对其任务日志进行修改。

4.2.5 巡查事件上报功能。该功能为巡查工作人员提供应急报案的支持，巡查工作人员遇到突发紧急情况时，以文字、现场图片等多种手段采集当前事件发生的第一手资料，通过移动端与服务器端系统的数据交换，现场将事件信息上报至监控中心，及时获得控制中心的指示并实施应急处理。

4.2.6 巡查事件处理功能。该功能在监控中心管理人员分派事件处理任务后，帮助巡查工作人员定位事件现场位置，获取事件现场情况、处理方案，上报事件处理结果。通过实时数据传输，该功能可以满足突发事件处理过程中现场工作人员与监控管理人员沟通、决策的需要。

5 结语

科技进步是经济发展和经济效益提高的决定性因素，而田野文物信息化管理水平的提高是文物保护单位科技进步的重要体现，是实现优化管理模式的有效手段之一[4]。利用北斗卫星导航定位、地理信息系统、移动互联、无线通信等技术开发的田野文物巡检管理系统，实现了田野文物智能巡查、人防管理、应急指挥等功能，有效改善了田野文物由于地域分散而缺乏有效的巡查管理、公安协防、应急冲突等现状，有效提高了田野文物巡查管理的信息化水平和面对突发事件的应急处置水平，有效降低了因田野文物巡检不到位等人为因素造成的经济损失，有利于优秀传统文化的传承。

参考文献：

[1]张冲.关于基层田野文物保护方式的几点思考[J].科学与财富，2015（8）：200.

[2]曹杨，张志浩，杨景荣，等.基于3S不可移动文物管理系统的实现[J].辽宁石油化工大学学报，2011（2）：54-57.

[3]贺丹，杨风芸.高分辨率卫星遥感技术在不可移动文物监测中的应用[J].测绘与空间地理信息，2016（6）：105-106.

[4]张兵兵，丁锋.浅议管理信息系统开发的一项基础性工作[J].国土资料科技管理，1999（2）：23-28.