基于GIS的南京城墻檔案管理平臺(tái)研究

王南南 張琪 王天文 王珊珊

摘 要：南京明城墻是世界現(xiàn)存規(guī)模最大、保存原真性最好的古代城垣。文章基于GIS空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)管理、空間分析和可視化等技術(shù)，提出以城墻本體的空間位置和屬性信息為載體，構(gòu)建基于GIS的南京城墻檔案管理平臺(tái)，達(dá)到檔案信息的空間圖形與文檔信息圖文互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)南京城墻檔案信息的精準(zhǔn)化、可視化管理。

關(guān)鍵詞：南京城墻；檔案管理；GIS

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS）是一種在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的地理空間信息系統(tǒng)，同時(shí)具備集成數(shù)據(jù)庫(kù)操作功能和地理空間分析功能。國(guó)外有學(xué)者根據(jù)檔案自身的空間分布特點(diǎn)，以GIS為工具，用點(diǎn)、線、面等空間形態(tài)將檔案定位信息在背景上表現(xiàn)出來，將GIS應(yīng)用于文化遺產(chǎn)制圖和檔案管理中。[1]國(guó)內(nèi)一些學(xué)者和研究人員根據(jù)檔案管理的特點(diǎn)和需求，將檔案管理與GIS技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了檔案空間數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)檔案數(shù)據(jù)實(shí)施分類管理[2-3]；有學(xué)者基于GIS技術(shù)，構(gòu)建了文化遺存數(shù)據(jù)平臺(tái)[4]；部分檔案管理人員將GIS技術(shù)應(yīng)用到規(guī)劃審批檔案管理和城建檔案智能化管理等。[5-6]

南京城墻檔案包含全線城墻本體及甕城城門建筑的空間地理位置信息、檔案資料和病害屬性等，結(jié)合南京明城墻的特殊地理分布情況，應(yīng)用GIS技術(shù)能夠?qū)n案的地理空間信息進(jìn)行有效管理，為南京城墻檔案管理提供了巨大便利。

一、 南京城墻與檔案管理現(xiàn)狀

南京城墻指明初營(yíng)建的明城墻，城墻本體多為磚石結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)存規(guī)模最大的古城垣建筑。本文所研究的南京城墻檔案是指南京明城墻參照世界文化遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)與運(yùn)營(yíng)管理所涉及的各類檔案，檔案形式包括紙質(zhì)檔案和影像檔案，如城墻本體及其修繕過程的文本材料和影像資料，安全巡查及展陳演出的影像資料等。主要內(nèi)容包括明城墻現(xiàn)存的十三個(gè)城門信息、各段城墻本體保護(hù)與修繕歷史、全線病害種類及分布、藏品保管、展陳研究、散落舊城磚回收及使用、宣傳教育、申遺推進(jìn)、文旅事業(yè)發(fā)展與運(yùn)營(yíng)管理檔案等。

1. 南京城墻現(xiàn)狀

南京城墻建成時(shí)全長(zhǎng)35.267千米，現(xiàn)存25.091千米。[7]南京城墻文化遺產(chǎn)要素主要由城墻墻身系統(tǒng)、城墻城門系統(tǒng)、護(hù)城河系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。城墻墻身系統(tǒng)主要包括中華門—東水關(guān)、東水關(guān)—標(biāo)營(yíng)門等9個(gè)區(qū)段；城墻城門系統(tǒng)主要包括中華門及甕城、豐潤(rùn)門、神策門及城樓、石城門及甕城、清涼門5個(gè)城門；護(hù)城河總長(zhǎng)約22.9千米。南京城墻的保護(hù)研究與運(yùn)營(yíng)管理等工作目前由南京城墻保護(hù)管理中心負(fù)責(zé)。

2. 南京城墻檔案管理現(xiàn)狀

南京城墻檔案種類繁多復(fù)雜，且相關(guān)各機(jī)構(gòu)辦公地點(diǎn)分散，各類檔案均由各部門自行歸檔管理，沒有統(tǒng)一的檔案管理標(biāo)準(zhǔn)及檔案管理負(fù)責(zé)人。城墻全線地理位置涉及南京市鼓樓區(qū)、玄武區(qū)、秦淮區(qū)等，各機(jī)構(gòu)部門、管理辦分設(shè)在城墻沿線辦公，目前也尚未有專業(yè)、統(tǒng)一的檔案管理系統(tǒng)。南京城墻檔案管理工作量大且復(fù)雜，專業(yè)性、跨學(xué)科性強(qiáng)，檔案類型以原始紙質(zhì)檔案為主，保存少量電子表格、視頻影像等，檔案數(shù)字化程度僅限于拍照掃描存儲(chǔ)等方式。結(jié)合南京城墻的空間地理情況，檔案管理基本無(wú)法實(shí)現(xiàn)城墻空間資料與檔案信息的圖文互動(dòng)等，不利于南京城墻保護(hù)研究與申遺等工作開展。

二、 基于GIS的南京城墻檔案管理平臺(tái)模型

南京城墻檔案涉及文檔、影像以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄等多種類型數(shù)據(jù)，管理平臺(tái)模型采用GIS技術(shù)構(gòu)建，充分發(fā)揮GIS的地理空間定位、管理、分析和展示等功能，管理和展示檔案中有關(guān)地理空間信息和屬性信息，對(duì)涉及空間地理信息的檔案資料開展空間分析和輔助決策分析。其設(shè)計(jì)原則遵循：一是系統(tǒng)性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)編碼方式和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，保證南京城墻檔案管理平臺(tái)為前后一致、功能協(xié)調(diào)的整體。二是集成性，將南京城墻檔案資源專題數(shù)據(jù)庫(kù)劃分成多個(gè)模塊，盡可能地提高各模塊間獨(dú)立性，模塊功能劃分清晰，根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)或多項(xiàng)功能，盡量減少相互依賴，提高其可維護(hù)性。三是安全性，包括平臺(tái)技術(shù)安全、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)安全、檔案實(shí)體資料安全，在對(duì)南京城墻實(shí)體檔案整合時(shí)首先保障檔案安全，謹(jǐn)慎處理檔案數(shù)據(jù)整合工作。

依據(jù)GIS技術(shù)與南京城墻保護(hù)與檔案管理工作需要，平臺(tái)具備讓多個(gè)主體進(jìn)行實(shí)時(shí)分布式相互操作的功能。為將GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析特性更好應(yīng)用到檔案管理中，高效展示檔案數(shù)據(jù)地理空間特性和屬性信息，采用了B/S模式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，SQL Server 2016作為數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)檔案數(shù)據(jù)。利用Arc SDE空間數(shù)據(jù)引擎對(duì)南京城墻檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，支持多用戶同時(shí)訪問。在瀏覽器端口，用戶利用Web應(yīng)用程序進(jìn)入系統(tǒng)交互界面，訪問數(shù)據(jù)庫(kù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、管理、統(tǒng)計(jì)分析與可視化展示。平臺(tái)由三部分組成，分別為檔案數(shù)據(jù)采集、檔案數(shù)據(jù)展示和檔案監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)。

1. 檔案數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

檔案數(shù)據(jù)是南京城墻檔案管理平臺(tái)模型構(gòu)建的基礎(chǔ)，南京城墻檔案數(shù)據(jù)采集包括文檔信息采集、影像音頻信息采集和地理地形空間信息采集。有關(guān)GIS的數(shù)據(jù)主要包括城墻現(xiàn)存影像及空間位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)、城墻建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、周邊地理位置數(shù)據(jù)、地形屬性數(shù)據(jù)、地圖地貌掃描等。檔案數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺(tái)充分應(yīng)用GIS的圖形顯示、管理、分析和文字描述等功能，將采集的檔案數(shù)據(jù)信息應(yīng)用GIS空間分析技術(shù)與計(jì)算機(jī)AR技術(shù)進(jìn)行分析、處理、融合，采用三維影像技術(shù)將檔案數(shù)據(jù)以更為立體化的形式展示出來。城墻影像數(shù)據(jù)采集主要包括歷史影像數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)影像數(shù)據(jù)采集，歷史影像數(shù)據(jù)依據(jù)檔案資料進(jìn)行數(shù)字化處理，變成GIS系統(tǒng)能夠管理與可視化的柵格類型；實(shí)時(shí)影像采用傳感設(shè)備將影像遠(yuǎn)程傳輸?shù)狡脚_(tái)。城墻地理數(shù)據(jù)和周邊地形數(shù)據(jù)采用矢量格式進(jìn)行采集與管理。該平臺(tái)可將不同時(shí)期南京城墻檔案中的各種信息類型，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)換手段與GIS空間數(shù)據(jù)融合，編繪出不同歷史時(shí)期南京城墻地理與地形變化圖。

2. 檔案數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)

檔案數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與檔案數(shù)據(jù)展示是南京城墻檔案管理平臺(tái)的主要功能，該平臺(tái)能夠全面展現(xiàn)南京城墻檔案，立體化展示南京城墻本體的空間地理信息、城墻影像和歷史變遷等。平臺(tái)開發(fā)可以參考相關(guān)GIS平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)，如“絲綢之路歷史地理信息系統(tǒng)”。[8]在具體數(shù)據(jù)可視化展示方面，平臺(tái)可提供基于南京城墻空間地理位置的多元數(shù)據(jù)展示，包括城墻周邊地形風(fēng)貌展示、城墻本體建筑展示、影像展示等，從多層面多角度展示南京城墻從古至今的變化過程。展示系統(tǒng)具有查詢檢索功能，能夠?qū)n案數(shù)據(jù)檢索查詢，篩選出符合檢索條件的檔案信息，包括文檔、影像和音頻等。

3. 檔案監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)

檔案監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)模塊是南京城墻檔案管理平臺(tái)的保障系統(tǒng)，主要包括南京城墻本體實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析、數(shù)據(jù)庫(kù)信息更新、監(jiān)控預(yù)警和平臺(tái)運(yùn)維等功能。[9]由于南京城墻周邊環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，部分區(qū)段極易受到裂縫、坍塌、雨水滲漏等災(zāi)害影響，檔案監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)可與南京城墻監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)相連接，實(shí)時(shí)獲取城墻本體監(jiān)測(cè)信息，結(jié)合城墻地理位置與周邊自然環(huán)境狀況，應(yīng)用GIS空間數(shù)據(jù)分析模擬功能，預(yù)測(cè)南京城墻發(fā)生危害的可能性，為城墻設(shè)置防災(zāi)預(yù)警閾值。該模塊通過數(shù)據(jù)調(diào)用及可視化顯示，從時(shí)空層面展示南京城墻本體空間位置與屬性信息的變化，為南京城墻檔案提供翔實(shí)、可靠和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)分類保護(hù)。

注釋與參考文獻(xiàn)

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