南京城墻文化遺產保護與數字化的應用與展望

金連玉

（南京城墻保護管理中心，江蘇 南京 210006）

2018年10月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于加強文物保護利用改革的若干意見》，指出“將文化遺產保護利用關鍵技術研究與示范納入國家重點研發計劃，建設文物領域國家技術創新中心和國家重點實驗室。充分運用互聯網、大數據、云計算、人工智能等信息技術，推動文物展示利用方式融合創新，推進‘互聯網+中華文明’行動計劃”[1]。近年來，以大數據、物聯網、云計算、人工智能、虛擬現實等為主的新興技術，不僅廣泛地應用在科技尖端行業，數字化、信息化、智慧化的技術與手段也在文化遺產保護、管理、傳承等多方面發揮著越來越重要的作用，使優秀歷史文化遺產煥發出新的活力。

“古都”與“文化”交融是南京城市的最大特色，豐富和珍貴的文化遺產資源，使得南京在現代世界名城中展現著獨特魅力與不凡性格。南京城墻始建于公元1366年，是明太祖朱元璋組織修建的明初重要國家工程，也是我國現存體量最大、保存最完整的古代都城城墻，在中外筑城史上具有無可替代的地位與影響力。南京城墻原長35 km，現存25.267 km，作為現存世界上規模最長、體量最大、保存最好的都城城墻，它不僅是人類重要的物質文化遺產，更是南京生長出來的文化地標、南京人的精神家園。在2006年和2012年，南京城墻兩次被國家文物局列入《中國世界文化遺產預備名單》，南京也于2014年被確定為“中國明清城墻”聯合申遺牽頭城市。

本文總結南京城墻文化遺產數字化工作的特點與創新，并結合工作面臨的新機遇與挑戰，對未來工作做進一步設想與思考。

1 南京城墻文化遺產保護與數字化建設現狀與特點

目前，南京城墻文化遺產保護與數字化建設正在穩步推進，開展了或正在開展南京城墻磚文數據庫、南京城墻監測預警平臺、“南京城墻記憶”口述史數據庫等建設工作，涵蓋南京城墻保護、研究與利用多方面數字化工作?？傮w看來，南京城墻文化遺產保護與數字化建設的現狀與主要特點如下。

1.1 構建南京城墻磚文數據庫，尋求最適合自身的數字化保護手段

城磚是構筑南京城墻最主要的建材之一，多數城磚帶有磚文，包含內容十分豐富，是南京城墻研究的重要基礎資料，具有歷史、科技、藝術等多重價值。南京城墻磚文是南京城墻的一大特色，是南京乃至中華民族豐厚的文化寶藏，作為珍貴的歷史資料，磚文南京城墻磚文年代涉及南朝、唐、宋、元、明、清及近現代，并以元末明初磚文數量最多、品種最為豐富，被譽為“元末明初社會經濟狀況綜合反映的一部分縮影，也是一種未經入藏于圖書館的珍貴歷史文獻資料”[2]。目前，南京城墻保護管理中心收藏帶有磚文的城磚共計1 000余種，而散落在南京城墻本體上的城磚多達億塊，受長期的自然及人為影響，城磚本體與磚文均受到不同程度的破壞與風化，大多磚文已漫漶不清，亟待進行保護與信息采集。鑒于此，南京城墻磚文數據庫建設自2017年起開始籌劃，并于2018年10月正式啟動[3]，旨在利用互聯網與物聯網的先進數字化技術，掌握南京城墻每塊城磚的空間位置、狀態、城磚內容、具體影像等，并進一步實現南京城墻的數字化管理、保護與利用。

南京城墻磚文數據庫的構架基本分為前期與后期兩部分。前期通過傾斜攝影測量技術、近景攝影測量技術以及三維激光掃描等空間信息采集技術，獲取城墻多維時空數據。同時，綜合利用各種數字化技術的優點，完成城墻真實二、三維場景數據的建立，力圖實現清晰的城磚測量定位、拍照攝像和銘文解讀，為建立可供查詢利用的資料庫建設提供基礎數據。后期擬結合地理信息系統（GIS）技術、數據庫技術和三維技術，建立南京明城墻三維可視化管理系統平臺，實現城磚磚文在線查詢。通過在線瀏覽的模式，以仿真方式形象展現城墻、銘文磚的空間位置、銘文圖像、城磚分布情況以及周邊環境景觀，使觀眾足不出戶就可以全面領略南京城墻磚的空間層次和詳細位置。同時，提供城磚銘文的空間位置、二維影像、分布位置等信息的在線查詢，最大限度地挖掘南京城墻磚文包含的歷史文化信息，促進城墻磚文研究與利用。

南京城墻磚文數據庫建設以明代南京城墻城磚空間信息記錄為關鍵，以南京城墻三維模型建設為突破，建立以銘文磚為線索的城墻構件身份識別系統，利用數字化手段實現對南京城墻多維信息真實、完整的記錄，并為科學保護南京城墻、生動闡釋南京城墻、深入研究南京城墻、創新利用南京城墻夯實基礎。此外，南京城墻磚文數據庫的建立，是真實完整地保留南京城墻磚文基本信息，直觀生動地展示南京城墻文化內涵的重要途徑，并為實現南京城墻數字化保護、管理與利用提供宏觀到微觀的尺度轉化。通過多種數字化手段的結合，讓世界各地的參觀者通過互聯網就能直觀地感受到南京城墻的魅力；相關數據的積累、集成及創新展示，還將為未來南京城墻博物館的展覽提供重要支持。

1.2 建設南京城墻監測預警平臺，建立科學的文化遺產保護機制

南京城墻是矗立在南京市體量最大的文物，也是我國現存最具代表性的城墻遺產，規模宏大、保存完好，具有重大的歷史、科學、藝術價值。根據《保護世界文化和自然遺產公約》及其《操作指南》《中華人民共和國文物保護法》《中國世界文化遺產監測巡視管理辦法》等相關法律法規的要求，并按照《中國世界文化遺產監測預警體系建設規劃》及相關標準規范要求，為提高南京城墻文物本體保護與周邊環境監測預警，南京城墻保護管理中心正在積極籌建南京城墻監測預警平臺，以期實現南京城墻本體保護、周邊環境、影響因素、保護管理工作等系統性的監測，建立長效監測工作機制，提升遺產保護管理水平，擴大作為“中國明清城墻”聯合申遺牽頭單位的影響力和示范作用，進一步推動遺產申報工作。

南京城墻監測預警平臺是依托互聯網、物聯網、大數據和通信技術等現代科學技術發展最新成果，建成集監測與基礎數據的采集、審核與管理、動態監測與預警、數據分析與評估、工作監管與業務管理等于一體的、針對南京城墻本體保護與周邊環境監測的實時預警系統。該預警平臺涉及地理信息支撐平臺、保護體等壓監測、保護體內保存環境監測、建筑體安全性監測、文物本體監測、博物館環境監測、游客監測及管控、遺產預警管理、數據分析與利用、管理系統等多個系統，以確保南京城墻本體安全與周邊環境監測為主體目標，實現文物本體的預防性保護，夯實作為人類共同遺產——南京城墻的可持續發展基礎。

南京城墻監測預警平臺按照標準的規范體系，采用強大的軟件技術集成能力，無縫集成業界主流技術，如GIS和GPS技術、Web-Service技術、數據庫和數據倉庫技術、互聯網和物聯網技術以及信息安全控制技術，并將這些技術有效融合在一套軟件產品中，從城墻本體總體格局變化、遺產要素單體、本體與載體病害、自然環境、建設控制、社會環境、安防消防、日常巡查、考古發掘、保護展示與環境整治工程等方面進行重點監測。同時，面向監測人員、管理機構、專家及社會公眾等不同用戶的應用需求，建立應用處理與信息服務功能，從內部形成覆蓋上述應用的應用架構。通過開展監測預警平臺的建設，結合南京城墻的特點與遺產價值分析，完成具有城墻文化遺產特色的監測指標體系的構建，最終實現與國家監測中心總平臺互聯互通、信息共享，進一步接受國家文物局的統一監督和指導。

總體看來，南京城墻監測預警平臺的建立，是實現針對遺產對象、基礎資料、空間數據、管理信息的基礎性數字化工作，為數字化、智能化監測和保護管理提供基礎與保障。同時，形成基于互聯網、GIS、物聯網等數字化技術，結合監測指標體系和日常監測工作業務，建成具有數據采集、數據審核、統計分析、管理調度、自動預警、跟蹤反饋等內容的高度信息化、數字化、體系化的監測工作系統平臺，輔助監測工作開展，提升遺產地監測和城墻本體保護與管理水平。

1.3 多方面挖掘文化遺產內涵，開展“南京城墻記憶”等數字化項目

作為中國，乃至東亞地區古代城市城墻集大成者，南京城墻文化遺產價值并不局限于地面存留的文物本體，與之相關的記憶資源更是構成南京城墻650余年滄桑歷史的重要組成部分，是亟待提取、保護的國家優秀記憶資源?！澳暇┏菈τ洃洝睌底只椖抗策x出60位與南京城墻相關的學者、維修保護工作人員、生長在南京的普通市民、外國留學生及社會人士等，通過口述采訪形式，利用錄音、影像拍攝，收集講述者與南京城墻有關的個人經歷與回憶。截至2018年12月，積累了超過60 h的口述史料和影音文獻，整理采訪文稿16萬余字，并在采訪過程中受到廣泛關注，取得了較大的社會影響[4-5]。為進一步挖掘與南京城墻有關的帶有溫度的個人記憶，借助記憶資源建設與成果傳播，拉近人與城墻的距離，推動南京城墻文化遺產活化利用提供了重要基礎。

“南京城墻記憶”數字化項目，利用先進的影音技術，選取保存有珍貴南京城墻記憶的個人，采用1對1訪談形式，將留存在個人大腦里的南京城墻記憶資源進行開采。其基本內容涵蓋南京城墻保護、規劃與申遺工作，南京城墻修繕保護歷程，南京民俗、傳說及個人記憶等3大主題，既注意選取親歷重大歷史事件，具有代表性的重要人物或人群作為訪談對象，又盡量兼顧訪談對象的多樣性。未來“南京城墻記憶”數字化項目擬結合記憶資源自身特色以及其獲取資源類型，從主題展覽、紀錄片制作與書籍出版等多種渠道，利用南京城墻博物館展館優勢，為公眾積極有效地提供“南京城墻記憶”資源服務。同時建立“南京城墻記憶”專題網站，將記憶資源進行數字化處理，分專題上傳至網絡，實現記憶資源成果的有效傳播與利用，提升南京城墻的全球影響力。

綜上所述，“南京城墻記憶”數字化項目是深度挖掘、收集、保存與利用南京城墻遺產資源的重要手段，通過科學系統的“南京城墻記憶”數字資源庫建設，不斷拉近城墻與人的距離，促進南京城墻文化遺產活化利用創新發展，是南京城墻合理、適度利用的有效途徑。

2 南京城墻文化遺產保護與數字化建設設想與思考

2.1 基于地理信息系統建立南京城墻文化遺產數據庫、實現遺產精細化管理

南京城墻保護與數字化工作正穩步推進，此外，《南京城墻》紀錄片拍攝、“南京城墻記憶”數字化等，積累了大量的資源與素材。在2020年南京城墻博物館建成后，南京城墻保護與管理工作還將面臨南京城墻本體保護與景區開放，城墻專題博物館統籌管理等問題。面臨的問題與挑戰有：①如何整合現有文化遺產資源，促進南京城墻大數據平臺的建設，提升整體信息化水平；②如何統籌南京城墻景區與南京城墻博物館的統一管理與協調發展，促進文化遺產保護與博物館展示、公眾教育的協同發展；③如何促進南京城墻文化遺產宏觀調控力度，實現南京城墻遺址精細化管理；④如何滿足部分業務部門的工作需求，從整體上提升景區與博物館的管理效率。

以地理信息系統（geographic information system，GIS）為主的空間信息技術，結合物聯網等新興技術的應用，是解決上述需求與問題的最佳途徑。GIS是一種對空間數據進行采集、管理、展示和分析的技術，在解決復雜的空間規劃、決策和管理問題方面具有重要作用，目前在城市管理、公共交通、公共安全和環境監測等多個領域都發揮極其重要的作用[6]。就文博行業而言，GIS在文化遺產保護信息化、智能化方面，發揮著重要作用[7]。比如，在京杭大運河遺址保護與管理中，利用GIS、遙感（RS）及全球定位系統（GPS）為核心的空間信息技術，開展了大運河全線地形分析、文化遺產資源調查、全線統籌管理等各項工作[8]?！爸腔垲U和園”也通過地理信息系統GIS，結合物聯網、傳感網及互聯網，實現對頤和園景區的資源環境、基礎設施、游客活動、災害風險等全面、系統、及時的感知與精細化管理，實現綜合、實時、交互、可持續的信息化景區管理與服務[9]。

因此，基于GIS，結合物聯網、多種數字化技術既可以整合文博機構的各類文化遺產資源，建立南京城墻文化遺產大數據平臺，推進數據共享和業務協同，促進南京城墻與專題博物館的一體化管理；又可以及時準確掌握景區與博物館各方面發展情況，為頂層管理提供及時、準確、可靠的信息依據，加大宏觀調控管理力度，實現南京城墻文化遺產精細化、數字化、智慧化的管理。

該系統的建設內容與初步設想，涵蓋3個部分。

(1)加強基礎信息建設。依托地理信息系統等空間信息技術，整合南京城墻現有資源，如城墻磚文數據、城墻本體維修檔案、博物館藏品數據、“南京城墻記憶”口述史數據等，建立南京城墻文化遺產數據庫,為制定南京城墻保護與利用等相關決策提供科學依據。

(2)促進數據共享、業務協同。從宏觀管理層做好規劃與管理，統籌資源與數據共享，打造統一管理平臺，實現南京城墻景區與南京城墻博物館的協調管理。

(3)增強宏觀調控，實現遺產智慧化、精細化管理。圍繞統一管理平臺建設，結合虛擬現實技術、大數據技術、可視化技術集成等,促進南京城墻文化遺產數字化管理，打造文化遺產精細化、數字化、智慧化的南京城墻保護管理模式，提升遺產管理、文物保護、博物館管理、景區經營及公眾服務等總體工作。

綜上所述，依托GIS，結合多種數字化手段，整合現有南京城墻數字化資源，從宏觀管理層打造統一管理平臺，能夠綜合提升南京城墻保護、管理與服務的信息化水平。通過多種數字化手段與統一管理平臺建設，南京城墻保護管理中心也力圖打造南京城墻保護與管理國際模式，引領國內外同類型城墻遺址信息化建設方向，最終實現城墻本體數字化保護，文化遺產精細化管理；博物館數字化展示，打造南京城墻智慧博物館；景區個性化服務，南京城墻智慧景區建設；實現數字化高效辦公，提高工作水平與效率等總體目標。

2.2 基于RFID射頻與物聯網技術對南京城墻文物本體保護

無線射頻識別（radio frequency identification，RFID）是構建“物聯網” 的一項關鍵通信技術，即通過無線電信號識別制定的目標對象，并獲取與之相關的信息。一般來講，可以通過制作射頻識別標簽附著于可跟蹤的物品上，實現物品的全球流通及追蹤、識別、讀寫等[10]。隨著21世紀互聯網技術發展，RFID與云計算被并稱為IT界的兩大新秀，并應用于社會生產、生活的多個方面。就文博行業而言，RFID也多被應用于博物館藏品保管、觀眾參觀行為分析等方面。比如，2013年11月完成的南京博物院二期改擴建工程，建設了由管理軟件、RFID標簽識別系統和傳感監測系統組成，各系統相互關聯的較為先進的立體化藏品管理系統[11]。通過物聯網RFID的館藏藏品全流程管理系統和信息容量龐大的藏品數據庫建設，將館藏文物藏品和RFID電子標簽相互綁定，形成藏品信息可查詢、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。

不過，RFID作為物聯網的一項核心技術，與GIS的結合更加緊密，能對大型文化遺址保護與監測達到較為理想的效果。南京城墻作為南京市的文化地標，是面向全球游客開放的熱門旅游景點，每年能達到百萬人次的游覽量。特別是毗鄰玄武湖、雞鳴寺的解放門段城墻，在國慶期間的日參觀人流量將近8萬人。作為南京市現存體量最大的文物本體，除了自然環境對本體產生的可能侵害外，因部分城墻段人流過大、過密對本體產生的局部負荷影響及各段人流量分布不均衡，也是影響南京城墻本體安全的重要因素。同時，參觀游客如果過于密集地集中在某一城墻段，則會對景區安全工作與游客自身安全產生一定隱患。因此，建議將RFID與GIS應用于南京城墻本體保護中。

一般來講，射頻識別由電子標簽、讀寫器以及應用軟件3部分組成。通過將RFID芯片嵌入門票，并在城墻各段安裝讀寫器，當游客攜帶嵌入了RFID射頻標簽的門票進入南京城墻景區后，讀寫器就自動獲取游客標簽信息。同時，隨著游客開始參觀活動，讀寫器將時時更新、收集游客所處的位置信息，并結合SuperMap、argis等GIS二次開發，將游客位置、參觀線路、行跡路線直觀、具體地展現在GIS中。

通過RFID及物聯網技術的應用，一方面，可以實現南京城墻各段人流量信息時時管控；另一方面，南京城墻參觀線路較長，各段城墻的自然風貌與旅游資源不同，可以將采集到的游客參觀線路與行跡追蹤的數據整合，結合大數據模型，分析游客參觀線路與游覽行為。針對較為熱門的游覽線路，進行適當的疏通與引導；對于較為冷僻的線路，則通過文化內涵的挖掘及周圍旅游資源的整合、互動，制訂更加完備的游覽引導，從而利用展覽展示及開展相關的文體活動，吸引更多游客參觀游覽。

因此，通過RIFD與GIS的應用，將會極大地增強南京城墻文物本體保護及景區安全系數，實現文物本體監控、保護與游客定位、導覽、行跡追蹤、調度融為一體的數字化管理。能夠通過對游客密度監控和引導，加強對南京城墻文物本體保護與遺址智能化、精細化管理。

3 結束語

隨著大數據、物聯網、云計算、人工智能、虛擬現實等為主的新興技術的發展，為文化遺產發展帶來新的挑戰與機遇。南京城墻作為人類珍貴的物質文化遺產，蘊含著豐富的歷史價值與文化內涵，對其文物本體保護與遺址管理應立足世界文化遺產標準，建立南京城墻保護管理國際模式為長遠目標。我們擬通過文化遺產保護與數字化技術的開展與應用，結合南京城墻文化遺產自身特點，逐漸整合自身數字化資源，確保文物本體安全，提升文物保護管理的信息化、規范化、精細化和智能化水平，努力將南京城墻打造成數字化技術與傳統文化保護相結合的典范，引領并帶動“中國明清城墻”聯合申遺兄弟單位信息化建設與發展。除此之外，探索南京城墻世界文化遺產保護與管理數字化模式，搭建集科學性、創新性、前瞻性、先進性、可持續性、可操作性于一體的南京城墻文化遺產保護管理之路。