博物館數據可視化平臺初探
——以南京博物院特展為例

張蒞坤 張立紅

（南京博物院 江蘇南京 210016）

內容提要：大數據可視化有助于推動博物館內部管理的優化、文物展品的保護、文創產品的升級、公眾服務的提升，具備較好的前瞻性、創新性、實用性與通用性。南京博物院在“意大利文藝復興三杰展”中嘗試通過博物館展覽可視化運營統計監測系統，運用物聯網、大數據、人工智能等信息行業的前沿技術，對展覽、公眾服務等方面實時監測分析，達到管理智能化、服務智慧化，是博物館如何利用大數據做好陳列展覽以及公共服務的初步探討，也是文博場館智慧工作的創新嘗試。

緒論

數據開放共享是大數據發展和深入挖掘數據價值的基礎，對于促進政府改革、社會轉型以及產業升級具有重要意義，是推進新型智慧城市建設的核心內容。我們常常迷失在數據中，紛繁復雜的數據讓我們無所適從?？梢暬鳛榻鉀Q問題的有效手段，通過視覺的方式讓數字易于理解。

數據可視化是可視化的一種方式，即“運用計算機圖形學和圖像處理技術，以圖表、地圖、標簽云、動畫或任何使內容更容易理解的圖形方式來呈現數據，使通過數據表達的內容更容易被理解”[1]。數據可視化將數據庫中每一個數據項作為單個圖元元素表示，大量的數據集構成數據圖像，同時將數據的各個屬性值以多維數據的形式表示，使人們可以從不同的維度觀察數據，從而對數據進行更深入的觀察和分析。而隨著數據數量和種類的不斷擴張以及數據可視化研究的深入，單一的可視化已很難滿足人們越來越多的對于挖掘數據中存在的各種隱形關系的了解需求，可視化慢慢發展成涉及數據挖掘、人機交互、計算機圖形學等科目的綜合性學科。由此，將數據挖掘技術與可視化技術相結合起來，是人們從海量數據中汲取有效信息的一種良好方式[2]。

自1984年上海博物館率先開始利用計算機探索藏品編目工作以來，我國文博領域在信息化建設方面已積累了三十多年經驗。博物館數字化、博物館信息化以及智慧博物館工程發展迅速，隨著互聯網技術的發展，越來越多的諸如大數據、智慧化等相關理念和技術也普遍被博物館接受和采用。大數據時代的來臨給中國博物館帶來了全新的機遇與挑戰。

所謂大數據是指由于無法在一定時間范圍內用常規軟件工具捕捉、管理和處理的數據集合，因而需采用新處理模式，所形成具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率與多樣化的信息資產。博物館的數據來源于館藏和觀眾，藏品管理中對于文物的環境監測、對文物狀態和文物信息的收集統計都蘊含海量數據，而對觀眾身份、行為和狀態的監測統計亦是博物館大數據的又一源泉。

一、數據可視化發展現狀

數據可視化是關于數據視覺表現形式的科學技術研究。其中，這種數據的視覺表現形式即一種以某種概要形式抽提出來的信息，包括相應信息單位的各種屬性和變量。

數據可視化是一個不斷演變之中的概念，其邊界在不斷地擴大。高級的技術方法允許利用圖形、圖像處理、計算機視覺以及用戶界面，通過表達、建模以及對立體、表面、屬性與動畫的顯示，對數據加以可視化解釋。與立體建模等特殊技術方法相比，數據可視化所涵蓋的技術方法更廣泛。

數據可視化是數據內在價值的最終呈現手段，它利用各類圖表將雜亂的數據以簡明的邏輯展現出來，使用戶找到內在規律，發現問題，從而指導經營決策。數據可視化廣泛應用于政府、企業經營分析等各方面，數據可視化工具將運作所產生的所有有價值的數據集中在一個系統中。

數據可視化在企業、商業領域中的應用最常見的案例就是電商通過記錄消費者個體瀏覽網站的興趣愛好，結合數據挖掘、數據管理等應用技術，方便商家對消費者進行包括消費習性、地域環境、民族屬性等方面的人口統計學特征分析，從而更好地制定營銷策略，開發針對性產品。也有在行業管理中的運用，比如能源管理中，利用AI算法、神經網絡，可以自動配置，合理節能，從而實現能效有效診斷。數據可視化一般通過應用大屏展示。大屏展示要求大氣、美觀、交互性強，所以它的難度最高，且工作量最大。我國從中央到地方各級政府相繼出臺了一系列政策文件，逐步構建起數據資源開放共享政策體系。作為一家綜合性的一級博物館，南京博物院與時俱進，積極進行數據可視化相關探索，創造性地讓博物館全方位地與觀眾結合，服務社會發展和社會公眾，做一座“超級鏈接”的博物院，讓博物院更好地與時代接軌、與社會同步，成為體現社會和諧、令觀眾喜愛的美好生活場所。

二、南京博物院可視化運營監測系統項目

南京博物院在“世界巨匠——意大利文藝復興三杰”特展（以下簡稱“意大利文藝復興三杰展”）中首次試用了展覽可視化運營統計監測系統。本次展覽共展出68件展品，為期3個月。展覽期間共調用實時人流量攝像機、人臉識別攝像機、觀眾聚集量攝像機、圖形運算超腦、定制統計軟件等設備，采集對象主要包括觀眾數據、藏品數據、業務數據、管理數據、研究數據等。該系統在試用中數據采集精確、內容豐富、展示直觀，我們在此基礎上思考如何更好地運用這些數據，更好地發揮數據的價值。

（一）可視化系統架構

主要采用符合J2EE3.0規范的B/S多層技術架構模式。系統以MVC模式分層，將數據采集、數據處理、數據展示區分開。各層之間采用XML傳遞數據，實行系統運行、管理。采用FLEX客戶端技術開發，確保瀏覽器的可移植性與一致性。消息中間件通過提供消息傳遞和消息排隊模型，以在分布式環境下實行擴展進程間的通信。集群數據采集服務以及計算服務采用大容量并發采集技術以及集群技術、線程/數據庫連接池技術、分布式GRID計算模型，提供系統的高可靠性以及高可用性。

（二）可視化界面的數據

1.觀眾數據

博物館內觀眾的特征行為主要包括駐足、拍照、情緒、攀附、行動路線等，可體現觀眾興趣點、人員聚集處、危險行為等相關信息。對館內觀眾行為進行分析，可以反饋在展覽內容的更換、展覽位置的調整、安保人員的部署、應急預案的設置等方面。博物館智能客流分析統計系統采用雙目立體化視覺分析的手段實現對客流的統計分析，支持顯示屏的接入并進行客流人數的信息輸出顯示，可以設定客流閾值。當觀眾人數超過閾值，可聯動前端視頻圖像開啟彈圖、語音報警、電子郵件及短信發送等信息通告，提醒管理人員。

人臉識別系統是視頻分析、運動跟蹤、人臉檢測和識別技術在視頻監控領域的全新綜合應用。南京博物院圖書信息部通過在前端部署安裝攝像機設卡，對經過展廳出入口的人員人臉抓拍，前端攝像機將抓拍到的人臉圖片通過計算機網絡傳輸到博物院中心機房的數據庫進行特征提取。系統集高清人臉圖像的抓拍、傳輸，人臉特征的提取和分析識別，自動報警與聯網布控等諸多功能于一身，并具有強大的查詢、檢索等后臺數據處理功能及通信、聯網功能。

目前博物館限流基本靠人工來完成，通過設置實物障礙或者志愿者人工阻止觀眾通行，此限流措施在一定程度上能達到限流目的，但不能達到高效精細化的控制和統計。南京博物院在“意大利文藝復興三杰展”中，通過人臉識別系統，針對博物館局部重點區域，借助區域關注度半球攝像機，可以統計區域內人員密度數量情況，并可結合電子地圖呈現展廳各個出入口的流量實時狀況，便于人員、安保等資源的合理、及時調度。

2.文物預防性保護環境監控系統

南京博物院的文物預防性保護環境監控系統可以通過傳感器采集展柜或展廳的溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度等數據，實現展品保存環境的實時監測。在數據異常時實時報警，確保展陳文物保存環境的穩定。

3.人員排班系統

文博場館受展覽內容、展覽時間影響，在特定區域和特定時間容易出現較大的觀眾人數波動，而人工排班的局限性使得博物館對這種波動的應對較為被動。南京博物院在特展中通過系統預設排班，避免了人員配置過度或不足的情況，最大程度地降低管理成本和控制人力資源成本，將合適的人員在合適的時間部署和調度在合適的位置，進而降低了博物館在特殊區域、時間段的安防風險。

南京博物院的工作實踐證明，文博單位有必要研發適合自身特點的，調度博物館安保人員、文創銷售人員、志愿者等群體的人員排班系統，這樣可以充分結合博物館參觀人數、觀眾聚集區域、文創商店運營等狀況，實現科學化排班，保證文博工作的安全和效率。

4.文創銷售管理系統

南京博物院的文創銷售管理系統可記錄文創產品銷售的商店位置、產品類型、銷售數量、銷售總額、銷售人員、支付方式等信息，其數據分析可應用于博物館文創商店選址、文創產品設計、銷售人員數量調整、支付設備數量調整、銷售人員業績考核等各方面。

5.大數據中心

我國博物館信息部門的工作由于涉及部門較多、系統繁雜，所以往往有數據來源龐雜、數據不一致，質量低下，缺乏動態數據等問題，使得共享互通成為瓶頸，數據價值難于發揮。南京博物院圖書信息中心在總結了各家既往數據工作的基礎上，認為應該建設一套符合數據共享交換的數據標準，以數據的采集、清洗、存儲、分析和可視化全生命周期為管理閉環，打破各部門之間的信息壁壘，實現數據對內共享與對外開放，大數據中心即從事上述系統核心信息的集中展示和關聯分析工作。

目前，南京博物院的大數據中心所展示的信息包括但不限于：可移動文物保存環境的穩定性信息統計；博物館觀眾的數量統計、特征行為統計、身份信息統計；博物館工作人員的排班信息統計；文創商店的銷售數據統計；博物館客流區域密度統計等。這些信息用于全平臺的統一管理、數據統一管理、數據資源管理等功能，為博物院工作的提升和可持續發展提供了基礎與動力。通過統一采集相關數據，南京博物院實現內部系統的統一權限、統一登錄、統一管理，對內部系統及數據、網絡采集數據進行統一管理、配置、監控、存儲，方便查看、查詢、分類、統計、導出、刪除等操作。

可視化智能分析通過大家熟悉且直觀的交互方式，可以快速構建分類、鉆取、旋轉的交叉表和圖形報表，并且支持執行其他諸如打印、導出Excel等常見操作。

三、南京博物院可視化運營監測系統的具體應用

南京博物院通過對文博場館展覽的文物環境監測、觀眾行為分析與管理業務數據的綜合比對，針對展廳可移動文物的保護與利用、觀眾行為判斷、開放管理與運營反饋提供實時綜合數據界面，為文物展品保護、管理與利用提供了詳實的決策數據支撐。運用先進的人臉識別、聚集量監測、軌跡跟蹤技術算法，結合可移動文物預防性保護環境監測系統、售檢票系統、人員排班系統、文創銷售管理等博物館相關業務系統的數據進行提取與關聯分析，改善了館內各業務系統數據不通、傳遞共享度低的孤島現象；充分推動了南京博物院的展覽相關部門的業務合作與數據共享，增進了協作能力；通過數據分析增強了決策與管理水平，為持續提升展覽觀眾體驗、優化公眾服務提供數據支撐。大數據正成為南京博物院優化內部管理、提升公眾服務品質的利器。

（一）文物保護分析

南京博物院通過文物微環境監測系統（圖一）的溫濕度實時監測數據，確保館內可移動文物的保存環境穩定，數據異常時會自動報警；同時，可通過這些數據來排查異常原因，改進儲存材料、展柜設計等缺陷，降低環境風險，從而保障文物的安全。

（二）安全保衛分析

南京博物院通過展廳內的實時監控，綜合檢票系統數據對比，匯總每日參觀人數，自動計算誤差人數與誤差率（表一），確保人流量的統計精確性，實時客流統計準確率達到99.15%，達到目前國內行業最高水平。

圖一// 南京博物院可視化運營監測系統文物微環境監測界面示意圖

表一// 2019年1—2月南京博物院展廳觀眾實時客流量公布準確率統計

南京博物院通過“意大利文藝復興三杰展”售檢票系統的數據和區域密度統計分析子系統的數據，發現展覽中的熱門展品“倚靠十字架的基督”吸引觀眾最多，觀眾平均觀看文物時間也較長，便采取了相應措施，在客流過載時采取限流措施，避免參觀人數過多帶來的安全隱患。此外，還通過人員排班系統，根據熱門展品的觀眾量來合理調度館內人力，提高應對特殊區域或特殊時段內人流波動產生的管理壓力的能力。

（三）社會服務分析

通過售檢票系統的數據，可以配合來源地數據進行博物館宣傳、展示信息的定向投放。南京博物院大數據中心的數據表明，“意大利文藝復興三杰”展中87.33%的觀眾為青年，其次是中年群體（圖二）。南京博物院根據青年群體對科技產品和智能設備接受程度較高、適應性較快的特點，通過多媒體互動展項、高科技展陳手段等多種形式為青年觀眾提供有針對性的展覽展示內容；而近3%和2%的少年兒童以及老年觀眾數據統計，也提醒有關部門在展覽和服務中不能忽視老、少觀眾的需求。

不僅如此，南京博物院還通過對觀眾性別、年齡、門票類型等數據的分析，促使有關部門對諸如互動裝置高度、購票設備類型等館內服務設施進行改進。例如大數據中心中對男女比例的數據統計提醒了有關部門調整廁所數量、提供哺乳室等設施，以滿足女性觀眾的特殊需求。

通過觀眾行為分析系統的數據，如駐足時間、情緒分析等，南京博物院在展覽中及時調整了展陳設計，從而進一步提高展覽吸引力。在“意大利文藝復興三杰展”中，“倚靠十字架的基督”展品最高實時圍觀觀眾達59人，觀眾平均觀看時長為50秒；“美麗公主”展品最高實時圍觀觀眾達46人，觀眾平均觀看時長為1分01秒；“圣家庭”展品最高實時圍觀觀眾達52人，觀眾平均觀看時長則為1分05秒。南京博物院對這些數據進行了分析并及時反饋給有關部門，對今后特展中優化明星展品的展示空間和展示路線提供了輔助參考，從而推動博物院展陳工作的進步。

圖二// “意大利文藝復興三杰展”觀眾年齡分布圖

“意大利文藝復興三杰展”的大數據對觀眾參觀的行進路線亦進行了統計。數據顯示，按照既定路線參觀的觀眾占特展總參觀人數的68%，而有近三分之一的觀眾未按路線參觀。這為策展部門對觀展路線的設計提供了數據支持，在展覽中設計多種觀展路線以滿足觀眾日益增長的個性化參觀需求。

首次采用的人臉識別系統也為統計觀眾觀展滿意度提供了便利。對比以往的觀眾滿意度調查，投入大量人力資源進行問卷調查得到的數據卻具有隨意性、模糊性的特點，該系統對觀眾面部特征的提取和采集，可以進行情緒“笑臉”識別，使得對觀眾觀展滿意度的調查可以精確至具體的展項或展覽設施，而實時的表情識別數據也更具客觀性。策展部門可針對不滿、輕蔑等表情發生率較高的展覽設施、展項及時調整和修改。必須注意的是，使用生物識別技術的時候，必須符合最新國家標準《信息安全技術個人信息安全規范》要求，原則上不應存儲原始個人生物識別信息，僅存儲個人生物識別信息的摘要信息便于數據統計、整理與分析。

（四）文創銷售分析

通過文創銷售管理系統的數據，可以配合商店位置統計數據優化文創商店的選址定位；配合產品類型和銷售統計數據為文創產品的選型提供參考；配合支付方式的統計數據調整支付設備的數量；配合銷售人員統計數據調整現場人力的分配并為績效考核提供參考等。

四、博物館展覽可視化運營統計監測系統前景預期

（一）為業務轉型助力

智慧博物館實現的基礎在于信息化的高度發展。南京博物院基于博物館核心展覽業務的數據可視化運營統計監測系統表明，該系統可有效推進各部門業務的開展。同時，展覽相關數據的共享與分析，可推動博物館內部管理的優化、文物展品的保護、文創產品的升級、公眾服務的提升，具有文博行業通用性和標桿性，是文博場館信息化建設的方向和潮流。相關管理部門可以向數據平臺提供數據或使用數據平臺提供的數據，部門之間可以通過數據平臺交換數據，并利用大數據平臺的數據產生新的數據，進而為新時期、新形勢下博物館工作的業務轉型助力。

（二）為決策者提供依據

對展覽全方位信息的匯總分析有助于增強決策與管理水平，為持續優化觀眾展覽體驗提供實時數據支撐，促進公共服務能力提升。

1.通過對搜索、訂單等海量數據的相關性分析，可以幫助博物館管理層進行游客分析，了解游客的性別、年齡、來源地、目的性偏好以及重點客源地市場診斷等方面的探索。

2.幫助博物館管理部門掌握行業競爭情況，通過數據的精確分析來評估，更好地預測和更明智地決策，并進行更為精準的干預。

3.改善博物館各業務系統數據不通、傳遞共享度低的孤島現象，充分推動博物館針對展覽的相關部門的業務合作與數據共享，實時互通數據，增進協作能力，推動內部管理優化。

4.通過對展品保存自然環境和社會環境的實時監測，獲取展柜溫濕度信息及展廳區域客流密度信息，確保展陳文物保存環境的穩定，強化文物展品保護。

5.通過分析觀眾行為獲取觀眾關注度信息，結合文創銷售數據推導觀眾購買傾向，增強文創產品設計的針對性，有效解決館藏文物利用前端“用什么”“給誰用”的問題，為后續利用提供數據支撐，實現文創產品升級。

（三）更好地服務公眾

為滿足公眾需求，博物館要有適應公眾需求的服務內容和服務空間。南京博物院的服務內容包括教育服務和生活休閑服務。教育服務由社會服務部主導，以“服務公眾、奉獻社會”為宗旨，承擔著向社會公眾宣傳普及博物館文化、提供文化教育服務等職能，主要有參與展覽策劃、開放服務、講解接待、重大活動禮儀、社會教育活動、志愿者管理、“南博之友”管理，以及與公眾服務相關的項目的調查、研究、規劃和組織實施等[3]。生活休閑服務由文化創意部主導，博物館的商品、商店是展覽和教育服務的延伸，讓博物館的商品服務、餐飲服務等也能夠體現區域文化傳統，取得寓教育于服務之中的良好效果。

對于觀眾而言，展覽大數據技術應用體現在網絡平臺和手機終端平臺的運用，主要涉及參觀前、參觀中和參觀后的數據需求，具體包括重點文物推薦、參觀規劃與攻略、觀眾分析、舒適度查詢等。南京博物院通過與人員排班系統的數據集成，優化了展覽期間講解員、安保人員、志愿者的排班管理，避免人力浪費，節省人力成本。通過觀眾關注度分析數據和文創銷售管理系統的銷售數據，分析不同觀眾類型對不同文創產品的購買傾向性，提升了文創產品設計和生產的針對性，為增加后續同類型展覽文創產品收入提供了數據支持。

結語

江蘇省文博場館的信息化水平位于全國前列，“互聯網+博物館”的理念深入人心。在此基礎上利用大數據可視化平臺推動可移動文物保存環境與相關影響、利用因素的數字化，是文博場館打通業務系統、實現數據共享、提升管理水平的創新嘗試，也是加強館藏文物保護和利用的重要環節。對公眾服務的大數據分析則是深度推進管理智能化、服務智慧化的關鍵步驟。

南京博物院此次嘗試的博物館展覽可視化運營統計監測系統所涉及的物聯網、大數據、人工智能等是信息行業的前沿技術，在各個領域均有成熟應用，配合自研算法、系統集成及數據可視化，可以完成數據的精確采集、智能分析和直觀展示，技術先進且可靠。但其不足亦比較鮮明，部分數據的匯總還依靠人工，部門間的數據鏈尚未形成，信息孤島的問題有所改善，但尚未根除。

隨著需求導向的明確，業務部門信息化需求的系統性提升，大數據可視化對博物館業務能力的推進作用也將逐步加強。大數據可視化有助于推動博物館內部管理的優化、文物展品的保護、文創產品的升級、公眾服務的提升，具備較好的前瞻性、創新性、實用性與通用性，便于推廣至文博場館中廣泛使用。

[1]涂聰：《大數據時代背景下的數據可視化應用研究》，《電子制作》2013年第5期。

[2]劉?。骸恫┪镳^數據可視化的探索與實踐——以上海博物館數字化建設為例》，《博物院》2019年第2期。

[3]龔良、張蕾：《博物館高質量發展：品質、效能與評估》，《東南文化》2019年第2期。