文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

張暑軍 劉穎

摘要：文物保護在文物管理工作中占據(jù)著相當(dāng)重要的作用。通過對文物管理工作相關(guān)流程的研究，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機信息化以及數(shù)字化相關(guān)技術(shù)，提出了文物保護管理信息化、數(shù)字化的新思路。應(yīng)用漸進(jìn)式框架Vue.js前端技術(shù)、Java語言以及SpringBoot框架技術(shù)體系，設(shè)計并實現(xiàn)了文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)簡化了文物保護管理工作的審批和實施流程，提升了文物保護工作的效率。

關(guān)鍵詞：文物；文物保護；管理系統(tǒng)；勘察監(jiān)測；預(yù)防性保護

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）09-0061-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

文物作為人類在社會活動中遺留下來的具有歷史、藝術(shù)和科學(xué)價值的遺物和遺跡，是人類寶貴的歷史文化遺產(chǎn)[1]。文物保護工作一直以來受到中央、省、市各級政府和領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。隨著信息化、數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、VR、AR等技術(shù)的迅速發(fā)展為文物保護與管理提供了技術(shù)支持[2]。文物保護已從傳統(tǒng)的搶救性保護進(jìn)入預(yù)防性、科研性保護階段。通過對文物保護工作流程及軟件項目開發(fā)相關(guān)技術(shù)的研究，采用Java語言技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)了文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)，使文物保護信息化、相關(guān)手續(xù)流程簡易化，實現(xiàn)了文物保護網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，提升了文物保護工作效率，有效記錄了文物保護過程。

文物作為國家和民族的寶貴財富，代表著一個地區(qū)或一個國家的歷史、文化和文明[3]。然而，文物不同程度地受到病害的侵蝕，整體保存狀況并不樂觀。不少病害相當(dāng)隱蔽，若非細(xì)心勘察難以發(fā)現(xiàn)[4]。就像現(xiàn)代醫(yī)學(xué)體檢一樣，定期組織專業(yè)技術(shù)人員對文物進(jìn)行詳細(xì)的勘察和評估，記錄各個文物的歷史沿革、基本情況、保養(yǎng)維護情況，勘察安全隱患，調(diào)查病害，分析病害成因，有針對性地提出保護建議，并將所有的數(shù)據(jù)、照片、維修手段全部實現(xiàn)數(shù)字化，通過現(xiàn)代化高科技管理手段提高文物保護工作效率。按照國家文物局的要求，全面實施文物預(yù)防性保護，完整記錄全部保護過程，并逐步建立古建筑基本信息數(shù)據(jù)庫和項目庫，為世界文化遺產(chǎn)的保護、研究和利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和保護依據(jù)。

1 系統(tǒng)需求分析

為了提升古建筑保護工作效率，實現(xiàn)過程信息化、數(shù)字化，對古建筑保護需要采用軟件系統(tǒng)實現(xiàn)信息記錄。將日常的勘察、監(jiān)測結(jié)果上傳信息化系統(tǒng)中，及時制定保護修繕方案，并通過數(shù)據(jù)分析出病害的成因、發(fā)展趨勢。通過發(fā)現(xiàn)、記錄、上傳、會診和妥善處理古建筑病害，以保持古建筑整潔、安全、穩(wěn)定的良好狀態(tài)。系統(tǒng)中需要記錄古建筑的基本信息、勘察監(jiān)測過程等，有效減少重復(fù)工作的時間，方便工作人員查找相關(guān)數(shù)據(jù)，提高文物管理人員的工作效率，增強錄入、檢索、存儲等各環(huán)節(jié)的管理工作[5]。

勘察是由專家對文物及相關(guān)環(huán)境問題開展的檢查與評估，勘察的目的是準(zhǔn)確、全面地掌握古建筑保存現(xiàn)狀和病害發(fā)展情況，評估其對古建筑的影響和危害情況。監(jiān)測是文物保護的工作人員現(xiàn)場對古建筑保存狀況進(jìn)行日常巡視檢查，記錄古建筑病害發(fā)生、發(fā)展情況和其他安全隱患?？辈靸?nèi)容根據(jù)古建筑地區(qū)差異、氣候條件、保存情況、單體建筑數(shù)量，每年應(yīng)至少進(jìn)行一次。而每個文物單位每個月執(zhí)行定期、不定期勘察，每個年度進(jìn)行年度總結(jié)。系統(tǒng)按照月份將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)劃分為文物概況、定期勘察數(shù)據(jù)采集、重點監(jiān)測、日常監(jiān)測以及保護建議數(shù)據(jù)采集表。

當(dāng)勘察監(jiān)測會診審批通過后，生產(chǎn)預(yù)防性保護項目，即進(jìn)入項目的報審階段，該階段包括已經(jīng)審批通過的會診表、審批表以及預(yù)算審批。在項目通過審批后，進(jìn)入項目實施準(zhǔn)備階段，這個階段包括了開工準(zhǔn)備信息登記以及施工環(huán)境確認(rèn)。開工準(zhǔn)備需要安排項目實施過程中的相關(guān)負(fù)責(zé)人以及對接人的具體職責(zé)。對于進(jìn)入施工場地的車輛需要登記相關(guān)信息，環(huán)境確認(rèn)數(shù)據(jù)記錄景區(qū)施工環(huán)境相關(guān)要求。

進(jìn)入實施階段后，實現(xiàn)對現(xiàn)場記錄、施工中是否存在問題及問題提交、如果施工過程中發(fā)生響應(yīng)變更都記錄在系統(tǒng)中以備查閱，讓施工整個過程可查可閱可追溯?，F(xiàn)場記錄中需要對整個場景記錄施工前、施工中及施工后情況。出現(xiàn)問題時，需要對施工問題記錄內(nèi)容提出問題人及問題的相關(guān)細(xì)節(jié)等。施工完成后進(jìn)入驗收階段，其中包括竣工驗收、結(jié)算報審、財務(wù)審計等數(shù)據(jù)等，對于所有過程中根據(jù)需要提交相關(guān)支持文件等。

勘察監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)的需要進(jìn)行重點修繕或?qū)ｍ棻Ｗo的項目通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺列入重點項目庫中，根據(jù)輕重緩急陸續(xù)實施。整個文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)中的勘察監(jiān)測、預(yù)防性保護中的相關(guān)業(yè)務(wù)流程需要進(jìn)行審批工作，平臺按照每個步驟的審批過程靈活控制，所有提交的數(shù)據(jù)表，只能具有權(quán)限的審批人才可以看到并進(jìn)行審批，其他人只能依據(jù)授權(quán)查看審批進(jìn)程等信息。

不是每個人都能夠?qū)λ袛?shù)據(jù)采集表或結(jié)果進(jìn)行處理，只能是被授權(quán)的用戶才能夠進(jìn)行記錄操作，未授權(quán)用戶只能申請權(quán)限才可以記錄或查看相關(guān)數(shù)據(jù)。平臺在運行過程中依賴一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如單位、部門、景區(qū)管理、職務(wù)管理、城市管理等，這些數(shù)據(jù)是整個平臺運行時依賴的，因此，平臺在正常運行中必須首先提供這些數(shù)據(jù)，否則平臺不能正常運行。系統(tǒng)中為了能夠?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)備份、備案等提供了打印、導(dǎo)出Word、數(shù)據(jù)庫備份等功能，方便對數(shù)據(jù)的備份、備案、輸出等。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)總體設(shè)計是軟件開發(fā)過程中至關(guān)重要的階段，它涉及將整個系統(tǒng)劃分為不同的模塊，以及確定模塊之間的協(xié)作方式?？傮w設(shè)計的主要目標(biāo)是創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)清晰、易于維護和擴展的系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)定義了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)的各個組成部分、它們之間的關(guān)系以及如何協(xié)同工作。常見的系統(tǒng)架構(gòu)有客戶端-服務(wù)器架構(gòu)、分布式架構(gòu)等。文物保護管理系統(tǒng)整體采用B/S結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)PC、手機多客戶端數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)采用SpringBoot技術(shù)體系，用Spring MVC作為前后端訪問接口同時控制業(yè)務(wù)流程，具體業(yè)務(wù)由Service實現(xiàn)，并通過DAO訪問數(shù)據(jù)對象Spring Data JPA，底層數(shù)據(jù)采用主流關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL存儲。整體技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)采用Web服務(wù)器是Nginx及支持Java Web技術(shù)的中間件Tomcat。同時Java本身提供了跨系統(tǒng)平臺能力，這也使得系統(tǒng)支持IIS、Apache等Web服務(wù)器。

2.2 相關(guān)技術(shù)介紹

2.2.1 SpringBoot

SpringBoot為開發(fā)者提供了一種快速構(gòu)建獨立、可運行的、生產(chǎn)級別的Spring應(yīng)用的模式。它消除了設(shè)置Spring應(yīng)用程序所需的XML配置，從而為更快、更高效的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)鋪平了道路。SpringBoot可以創(chuàng)建獨立的Spring應(yīng)用，提供“starters” POMs來簡化Maven配置，并且絕對沒有代碼生成和XML配置要求。

2.2.2 Spring MVC

Spring MVC屬于Spring Web模塊的一個功能模塊，是專門用來開發(fā)基于Web技術(shù)項目的技術(shù)框架實現(xiàn)，實現(xiàn)了MVC模式，遵循MVC架構(gòu)，包括Model（模型）、View（視圖）和Controller（控制器）三個部分。Spring MVC提供了清晰的職責(zé)劃分和分離關(guān)注點，有助于降低組件之間的耦合度。

2.2.3 Spring Data JPA

Spring Data JPA是Spring Data項目中的一個子項目，它為JPA（Java Persistence API） 提供了一種聲明式查詢的簡化方式。通過使用注解或XML映射，開發(fā)者可以輕松地定義數(shù)據(jù)訪問對象和查詢，而無須編寫大量的SQL或JPA查詢代碼。Spring Data JPA還提供了對事務(wù)管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)綁定等功能的支持。

2.2.4 Vue.js

Vue.js是一個流行的 JavaScript 漸進(jìn)式框架，用于構(gòu)建用戶界面和單頁應(yīng)用程序。它采用漸進(jìn)式 JavaScript 開發(fā)方法，這意味著它適用于各種規(guī)模的項目，從小型應(yīng)用程序到大型企業(yè)級應(yīng)用程序。Vue.js 允許開發(fā)者通過聲明式渲染和組件系統(tǒng)來構(gòu)建用戶界面，這使得代碼更加模塊化和可維護。Vue.js的核心庫專注于視圖層，使它易于與其他庫或已有項目整合。

2.3 系統(tǒng)模塊劃分

為了能夠?qū)ο到y(tǒng)開發(fā)流程進(jìn)行管理，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及后期的可維護性，本研究按照需求分析的結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分。根據(jù)需求調(diào)研結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，并制定了詳細(xì)的設(shè)計方案。系統(tǒng)開發(fā)按照設(shè)計方案進(jìn)行，確保系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性，整個系統(tǒng)以實用為原則。從古建筑現(xiàn)狀勘察監(jiān)測到預(yù)防性保護提供完整的工作、審批流程。系統(tǒng)總體包括勘察監(jiān)測、預(yù)防性保護、重點項目三大業(yè)務(wù)模塊及基礎(chǔ)性功能模塊，如圖2所示。

勘察監(jiān)測實現(xiàn)了定期和不定期的專項勘察及工作人員監(jiān)測，并將相關(guān)工作過程記錄到系統(tǒng)中。在勘察監(jiān)測結(jié)束后進(jìn)行專項會診，然后進(jìn)入預(yù)防性保護過程。整個過程中都在系統(tǒng)中進(jìn)行詳細(xì)記錄，對問題嚴(yán)重的內(nèi)容作為重點項目加以管理。

3 系統(tǒng)核心模塊實現(xiàn)

文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)的核心模塊包括勘察監(jiān)測、預(yù)防性保護、重點項目管理等。每個核心模塊均包括各自的工作流程及數(shù)據(jù)采集單。

3.1 勘察監(jiān)測

勘察監(jiān)測被劃分為5個部分，包括文物概況、定期勘察、重點監(jiān)測、日常監(jiān)測以及維護建議等。針對每個數(shù)據(jù)實體提供了基本的增刪改查操作。

3.1.1 文物概況

為了讓數(shù)據(jù)采集人員更清楚地了解、記錄文物數(shù)據(jù)，文物概況針對當(dāng)前月份采集文物的基本情況、建筑圖片、歷史沿革以及主要圖紙，這些基本數(shù)據(jù)存儲了文物的基本情況。為了避免重復(fù)錄入數(shù)據(jù)，對于沒有變化的數(shù)據(jù)只須錄入一次，只有發(fā)生變化的月份需要修改后提交，其后每個月份顯示的數(shù)據(jù)均為最新數(shù)據(jù)，且不影響之前的歷史月份數(shù)據(jù)。

3.1.2 定期勘察

定期勘察是對文物建筑等進(jìn)行的現(xiàn)狀勘察，記錄勘察過程中文物相關(guān)影像資料，并根據(jù)實際情況記錄勘察建議?，F(xiàn)狀勘察記錄內(nèi)容包括類別、部位、材料做法/涉及建筑、保存狀況、保護建議、照片等。

3.1.3 勘察建議

完成文物概況以及定期勘察后，即可根據(jù)實際情況給出勘察建議?？辈旖ㄗh具體實現(xiàn)內(nèi)容包括勘察的具體內(nèi)容、勘察涉及的文物建筑、勘察過程中是否涉及相關(guān)項目、針對相關(guān)項目當(dāng)前的進(jìn)展情況、維修保護將耗費的費用以及相關(guān)責(zé)任單位等。

3.1.4 重點監(jiān)測

在勘察監(jiān)測過程中，對于問題嚴(yán)重的文物，需要重點記錄并作為重點監(jiān)測內(nèi)容記錄在系統(tǒng)中，方便在維護中加以重點處理。實現(xiàn)中記錄的內(nèi)容包括重點監(jiān)測文物、典型照片、維護保養(yǎng)前后對比等。日常監(jiān)測與定期勘察相互對應(yīng)，實際數(shù)據(jù)包括現(xiàn)狀監(jiān)測、監(jiān)測影像以及保護情況。其中現(xiàn)狀監(jiān)測采集內(nèi)容有類別、部位、保存現(xiàn)狀、新發(fā)問題、涉及建筑、保護意見、照片等情況，監(jiān)測影像記錄監(jiān)測過程中的文物實景照片、影像等資料，保護情況采集內(nèi)容包括使用管理情況、保養(yǎng)維護、年度保護情況以及各個內(nèi)容對應(yīng)的照片、影像等資料。

3.2 預(yù)防性保護

勘察監(jiān)測專項會診完成后即進(jìn)入文物預(yù)防性保護，按照文物保護的審批、準(zhǔn)備、施工、驗收等工作流程記錄整個維護數(shù)據(jù)。經(jīng)過專項會診數(shù)據(jù)采集后，項目進(jìn)入預(yù)防性保護，預(yù)防性保護總體分為報審階段、準(zhǔn)備階段、實施階段、驗收階段等4個階段。

3.2.1 報審階段

在報審階段，需要將項目相關(guān)信息、文件提交審查，這是預(yù)防性保護項目過程中的一個重要環(huán)節(jié)。提交的數(shù)據(jù)包括會診表、申報表等，其中審批表包括項目內(nèi)容、項目編號、資金類型、需要附件的預(yù)算外項目等，預(yù)算審批包括預(yù)算金額、審定金額等。同時實現(xiàn)了審批流程，提供多級審核，每級根據(jù)不同的授權(quán)由不同的人進(jìn)行審核。

3.2.2 準(zhǔn)備階段

施工前的準(zhǔn)備階段實現(xiàn)了對入園人員相關(guān)信息、車輛信息的登記、審批。未經(jīng)等級和審批的人員和車輛不能進(jìn)入園區(qū)。同時為了對每個階段有更好的銜接，系統(tǒng)實現(xiàn)了不同任務(wù)階段配備具體負(fù)責(zé)人，確保每個階段任務(wù)都能夠責(zé)任到人。

3.2.3 實施階段

系統(tǒng)通過對項目實施過程進(jìn)行管理和控制，采集記錄項目實施過程中的每個細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，使得施工過程中存在的問題能夠及時得到處理，并記錄處理結(jié)果。為了使施工過程透明化，系統(tǒng)實現(xiàn)了對項目施工前后的細(xì)節(jié)記錄，方便審核審計工作人員對比查看。

3.2.4 驗收階段

項目完成后，進(jìn)入驗收階段，系統(tǒng)通過記錄項目全過程，讓驗收人員能夠在線上線下實現(xiàn)對比驗收，防止施工過程出現(xiàn)紕漏、投機取巧事件發(fā)生。實現(xiàn)了驗收工作記錄，將勘察監(jiān)測、審批人等相關(guān)意見統(tǒng)一，并記錄驗收意見及驗收結(jié)果。

4 結(jié)束語

文物保護數(shù)字化管理系統(tǒng)實現(xiàn)了預(yù)防為主的保護措施，以文物保護管理業(yè)務(wù)流程為系統(tǒng)主線，為景區(qū)建筑維護提供了信息化、數(shù)字化支持。通過大數(shù)據(jù)記錄每個建筑的發(fā)展過程，為文物保護單位提供大量豐富的建筑資料。在維護項目實施過程中，做到了歷史數(shù)據(jù)記錄，項目實施留下痕跡，可檢索、可分享，讓文物保護經(jīng)驗積累更豐富。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】