世界文化遗产监测预警体系技术方案.docx

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世界文化遗产监测预警体系技术方案

中国世界文化遗产监测预警体系

项目技术方案

2011年11月

一、前言

当前，随着社会以及经济的迅速发展，文化遗产事业迎来了突飞猛进的发展，自我国1987奶奶加入世界遗产公约后，经过20年的发展，我国申报遗产的数量逐年剧增，至今，我国现已经有41处世界遗产被列入《世界遗产名录》，单世界文化遗产就有27处，随着遗产事业的迅速发展，国际及国家对世界文化遗产检测和保护工作越来越重视。

世界文化遗产是本国以及全人类的共同财富和智慧结晶，具有不可替代性和不可再生性。

当前随着经济和和社会的发展，也给世界文化遗产的保护工作带来了严峻的考验，遗产所面临的威胁也越来越重要。

对世界文化遗产的保护和管理提供决策依据，使世界文化遗产所具有的突出普遍价值的真实性和完整性得以维持。

世界文化遗产的监测是采用现代科学技术手段和科学管理方法从世界文化的价值载体（文物本体和价值环境）、影像遗产价值载体的风险因素两个维度进行周期性、系统性和科学性观察和识别，客观反应遗产的保存现状，并综合遗产的保护效果，避免文物地本体的快速劣化。

监测结果也是为世界文化遗产的科学管理和保护提供决策依据，因而也成为世界文化遗产预防性保护和风险管理最基本、最重要的工作之一。

二、构件世界文化遗产监测预警体系的意义和目标

2.1.意义

中国世界文化遗产监测预警运行体系的建立，可及早的发现和辨别文化遗产本体及其赋存环境的细微变化，并给出其变化的定量分析，不仅能为风险评估预警和尽早实施应对控制给出重要依据，也为文化遗产的研究提供可能可必要的条件，是实现对遗产地的本体的预防性跋扈的关键。

同时，中国世界文化遗产监测预警运行体系的建立不但可以实现遗产气象监测、微环境监测、本体监测、载体监测、游客承载量监测和安防监控系统的信息集成和信息共享，促进了个相关监测部门间的协作合作关系，而且，还可以确定遗产保护、管理、利用中所遇事件的轻重缓急关系，并依据事件不同的重要性程度，提出相应的报送、预警方式和相应措施，进而提高遗产的管理水平，最终实现文化遗产从抢救性保护到预防性保护的顺利过渡。

此外，中国世界文化遗产监测预警体系的实践经验也可供其他世界遗产地检测预警体系的建立提供重要的借鉴和参考。

因此开展中国世界文化遗产监测预警体系的研究与建设具有十分重要的意义。

2.2.目标

通过检测预警体系的建立，全面实现文化遗产动态监测和信息化管理；实现相关监测指标动态信息报送、分析、统计、发布。

以及信息查询与检索的功能，从整体上提高提高检测管理水平；提高监测信息管理，建立监测预警机制，建立应急响应处置方案，实现变化可监测、风险可预报险情可预控、保护可提前的预防性保护管理目标，进一步提升世界文化遗产的保护和可持续的利用水平，为其他遗产地的监测预警体系建设提供示范。

三、文化遗产监测预警体系的构成

以文化遗产为例，文化遗产位于洛阳市城南13公里处，这里两山对峙，伊水中流，“两山夹一河”构成了龙门基本的地形地貌，2000多个窟龛就分布于东西两山的崖壁上。

对文化遗产保护区的监测主要包括文物环境监测，文物本体病害监测，文化遗产安全监测，保护区划监测、游客状况监测、保护规划监测等几个方面。

环境监测内容主要包括：

文化遗产区温湿度、风向、风速、大气降水、光强、土壤含水率、噪音、酸雨、震动等环境因素监测；本体病害监测主要包括：

洞窟温湿度、光强、风向、风速、降水、壁面渗漏水、光强度、风化、岩体开裂、冷凝水等文物病害相关因素实施监测。

文化遗产文物安全监测是对文化遗产文物保护范围内的文物安全进行监测，主要有安防、消防状况的监测。

保护区划监测文化遗产保护核心区及缓冲区（保护范围及建设控制地带）内的各种建设活动。

游客状况监测包括对游客人流统计、行为影响、游客安全、满意度等开展监测。

保护规划监测主要针对文化遗产保护规划的执行情况进行跟踪监测，按照文物保护分期规划的内容和进度实施，保护规划的实施效果等。

目前文化遗产监测预警体系已经建设完成文物环境监测，文物本体病害监测，文化遗产安全监测等三部分的监测内容，取得了良好的监测效果，其余几项正在分批实施建设中。

3.1、文化遗产环境监测

文化遗产文物环境监测主要包括文化遗产外部环境和洞窟内部微环境的监测。

文化遗产建有两个区域环境观测点，24小时不间断对文化遗产的气象环境及大气质量进行监测。

环境监测点分别位于文化遗产南门外的牡丹园内及文化遗产中心区的万佛洞项区域，监测内容包括：

温湿度、降雨量、光强度、地表含水率、风速、风向、负氧离子含量、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、震动、噪音等因素。

洞窟微环境的监测主要针对潜溪寺、宾阳洞、奉先寺、擂鼓台、看经寺等大型洞窟的内部环境温湿度、壁面温度、二氧化碳含量等开展连续监测。

环境监测的目的在于掌握文化遗产文物所处的气象环境，较为准确地了解文化遗产所处的保存环境的变化，以及这些变化对文化遗产的影响，从而为采取针对性保护措施提供帮助。

例如，2003年之前，大量车辆穿过文化遗产景区的洛伊公路，对文化遗产大气环境造成了极大的污染。

早在文化遗产申报世界文化文化遗产时，洛阳市政府郑重承诺，将洛伊公路龙门段改道，使其不在通过文化遗产景区。

这一承诺在2003年得以实现。

另外利用国家退耕还林政策，龙门东西两山退耕还林1300亩。

通过多项环境治理措施，各种大气污染物含量明显降低，特别是能同石灰岩雕刻产生反应加速雕刻表面风化模糊的二氧化硫、氮氧化物含量有显著减少，同时降尘、总悬浮颗粒物、噪音等指数都大为降低，另根据地震部门测定，汽车震动对文化遗产的危害已经消除。

空气中负氧离子含量明显高于周边地区，文化遗产小区域内的保存环境质量显著提高，极为有效的降低了大气环境等因素对文化遗产保护的影响。

文化遗产的大气监测数据对比

监测地点

SO2（ppb）封闭

前/后

NOX（ppb）封闭前/后

空气中总悬浮颗粒（mg/m3）封闭前/后

噪声（dB）

封闭前/后

文化遗产

3.2文物本体的监测

1）渗漏水观测

我国很多文化遗产寺保护管理机构如文化遗产研究院等针对洞窟的渗漏水状况进行了长期的跟踪观测，积累了大量渗漏水病害的相关资料。

但是监测工作受到设备等因素的限制，主要是对洞窟的渗漏水状况进行了定性观测，对渗漏水的变化和治理评估很大程度上还是靠工作人员个人的经验来判断，具有明显的局限性。

如何对文化遗产寺渗漏状况进行定量评估和监测更是多年来文化遗产保护届的一个难题。

文化遗产的渗漏水监测中创新性的利用了红外摄像机和渗漏水收集仪对渗漏水点和区域进行连续观测记录，观测渗漏起止时间、渗漏过程、渗漏面积和渗漏水量。

该方法突破了传统的渗漏水观测无法夜晚进行观测的局限。

可以每天24小时拍照，结合洞窟渗漏水收集仪器的使用，在准确观测渗水同时还可以定量分析，得到的数据还可以同外部气象站的降雨数据进行对比和分析，可以帮助研究人员掌握降雨过程中和结束后洞窟渗漏的规律，为进行渗漏水研究治理提供帮助。

这种渗漏水观测模式为文化遗产首先使用，实践检验观测效果理想，可在今后的文化遗产等相关文物的渗漏水监测中广泛使用。

2）岩体稳定性观测

岩体的开裂和坍塌对于文化遗产文物危害较大，为了确保岩体的稳定性，监测体系建设过程中对于重点部位的岩体利用多点位移计、倾角仪等设备对岩体的开裂、变形等进行的连续观测，发现各个监测点位稳定性是良好，不存在发生重大岩体开裂脱落等危险。

3.3文化遗产安全监测

1）文物安全监测

为了保障文化遗产的文物安全，采取人防和技防相结合的监测体制，通过建立电子巡更系统、音像复合系统、客流量统计分析系统、视频警报控制中心等多种方式和方法保障文物安全。

文化遗产的安全监测，通过不断的努力建设和完善，目前文物安全技术防范已经达到了国家一级标准。

文化遗产的安全得到了有效的保证，多年来未发生一起危害文化遗产安全的事故。

2）、森林防火监测

文化遗产保护区范围内的东西两山上，生长着茂盛树林，“龙门山色”自古就是洛阳八景之首。

为了保护好这一重要景观，龙门建立了防火和灭火两级安全制度。

由专门机构风景区管理处负责，对火灾安全隐患进行了综合全面的监测。

通过设立火情监测瞭望塔、建立防火巡更系统和无障碍信息传递通道等多种方式对两山树林进行全天候不间断的观测，综合措施的使用在文化遗产景区的防火工作中发挥了重要作用。

四、文化遗产监测预警体系功能

文化遗产动态信息及监测预警系统的设计功能，是根据国家相关政策和文物管理部门对中国世界文化遗产动态信息及监测预警方面的指导精神；结合《文化遗产动态信息及监测预警系统调研及勘察记录》；遵循国家相关设计规范及标准；在以上指导思想、原则和依据的指引下；按“统一规划、分布实施”的原则进行设计。

系统设计满足国家对文化遗产监测工作的管理，及时掌握和了解文化遗产文物保护的状况。

系统设计满足文化遗产研究院规范管理，完成遗产地基础信息管理及监测工作，做好对监测数据的分析评估发现安全隐患，及时上报并采取有效措施。

系统设计满足文化遗产遗产地数据采集的工作条件和系统运行环境，能够与国家级监控系统对接；系统设计各类动态数据采集后在本地存储，部分数据上传到国家交换平台；建立系统运维管理体系，能够确保整个系统安全、可靠的运行。

文化遗产动态信息及监测预警系统要对基本信息及动态信息实施管理，自动对监测数据进行实时采集、存储、管理、分析、展示和预警，极大提升主动预警能力并对其进行评估，从而使遗产地对其文物及遗产等的监、管、保护水平上一个台阶。

系统充分利用当前先进的计算机技术、通信技术、网络技术、传感技术、多媒体技术、数据库技术使该软件系统平台达到自动化、标准化、人机界面友好化。

实现建立文化遗产统一的基础数据录入规范，各类数据采集标准、数据传输通信接口管理标准，监测预警指标体系和评估体系，能高效、可靠、准确地实现与国家级系统平台、省市主管单位等进行数据交换。

五、监测预警体系的特点

1、监测覆盖的全面性

文化遗产监测预警体系项目建设实现了对文化遗产空间和影响因素类别上的全面覆盖。

在对文化遗产整体区域环境进行监测同时对文化遗产奉先寺、潜溪寺、宾阳洞、看经寺、擂鼓台等主要洞窟的文物保存环境和本体病害实施监测。

2、监测手段的先进性

在对我国文化遗产监测工作研究分析基础上，文化遗产监测预警体系建设过程中对以往监测难度较大的项目如洞窟渗漏水、文化遗产雕刻风化等采用了新的监测思路和技术方法进行了探索和尝试，其中将红外线拍摄成像技术运用到文化遗产寺渗漏水长期监测中，结合其他方法和手段，突破了常规监测对洞窟渗漏时间、面积、渗漏量难以进行准确定性、定量监测的技术难点，取得了技术新突破。

风化监测中，通过雕刻表面高清图像记录、表面温度、紫外光强度等多个监测项目，在文化遗产首次开展了雕刻表面风化的长期监测。

两项新的监测方法可以有效弥补过去监测手段的不足，为洞窟渗漏水治理和文化遗产雕刻防风化治理提供数据资料，将监测工作同保护治理工程紧密结合，对于文物保护研究起到了很好的促进作用。

监测体系建设过程中，根据文化遗产类文物监测对仪器设备高要求的特殊性，仪器设备选择上均选用体型小、性能稳定、灵敏度高、适合野外长期使用的各种先进设备，很好的满足了文化遗产监测工作的需要。

仪器设备施工安装中，所有仪器、探头和传感器布局和位置均经过专家现场仔细勘察和论证，确保设备设置的合理和高效性。

施工中为了确保文物安全，坚持对文物本体最小干预原则，所有的监测数据通过无线进行传输，最大限度减少对文物本体的干扰和对环境造成影响。

3、监测成果的实用性

通过监测设备采集的监测数据全部收集汇总与新成立的文化遗产世界遗产监测中心，该中心有专业人员负责文化遗产日常监测工作。

通过在监测中心的监测平台可实现实时在线收集、整理和分析各项监测数据资料。

通过科研人员对监测数据的分析解读，可以为《世界遗产年度报告》的编写，为文化遗产的保护技术研究、保护治理工程实施、保护治理效果评估等提供详实的第一手现场数据资料，提高保护管理工作的科学性、有效性。

文化遗产监测预警体系试运行以来，各项监测设备运转和监测数据传输正常，文化遗产文物监测管理得到进一步加强和提升。

六、世界文化遗产监测综述

对世界文化遗产的保护和监测工作不仅仅是某个国家的事情，而是全世界、全人类的共同责任。

1972年11月16日，第17届联合国教科文组织大会在法国巴黎召开，在此次会议上各国代表团以及世界遗产组织一直通过《保护世界文化和自然遗产公约》。

当时，《公约》中还提到世界遗产地监测工作的要求及规定。

随着遗产地保护状况中的问题越来越严重，国际组织和缔约国的文物保护工作者也越来越认识到遗产监测工作的重要性。

1994年，世界遗产监测工作始终被联合国教科文组织认定为自身的职责之一，并要求遗产地所在的缔约国也要积极的开展监测工作，更好的保护本国的世界遗产。

之后，各国也开展了遗产监测工作的讨论及经验交流，国际上也提出了相应的规范性的要求。

1996年的，国际组织对世界遗产定期报告以及反应性监测都提出相应的规范要求，并建立了相应的制度，要求遗产所在的缔约国每6年提交一份定期报告，世界遗产组织也很据遗产的所出现的情况开展反应性监测，目的是使各国世界遗产能够长久的维护下去。

经过近四十年的发展、演变和完善，国际世界遗产监测管理系统逐渐形成了反应性监测制度和定期报告制度，并得到缔约国的广泛认可和执行。

6.1监测预警体系的建设原则

●标准一致：

按照电子监测预警信息化建设规范要求，采用ECIQ主干系统统一的标准代码体系，完善卫生监测信息化建设数据标准和基础代码。

●业务衔接：

与ECIQ主干系统、决策支持系统有机衔接，对主干系统中涉及的温度、湿度等已开发的功能不再重复建设；采用电子服务平台统一对外提供公共服务。

●信息互通：

通过统一的交换平台，实现与相关部委的信息互换；业务运作模块与地方文化遗产行政部门等相对接。

●继承创新：

全面升级改造现有卫生检疫“大通关”信息化业务系统，充分借鉴直属局已有系统的开发成果，加以完善整合。

●网络共享：

系统利用大通关业务专网，采用全国数据大集中/分布式数据相结合，计划部署在北京双活数据中心。

世界文化遗产监测预警决策系统的“一网四库三平台”，一网是指依托大通关业务专网及其数据中心，搭建系统运行环境；四、平台是指业务监管、风险预警决策、公共服务三大平台。

6.2两个个平台

6.2.1监测平台

在规范业务流程和统一数据标准的基础上，实现文化遗产核心业务的电子化监管，涵盖口文化遗产监测、预警建设任务包括：

（1）整合完善文化遗产监测子系统；

（2）整合完善文化遗产监督业务子系统；

（3）整合完善文化遗产监管系统；

（4）世界文化遗产核心能力动态监管子系统；

（5）其他系统

6.2.2风险预警决策平台

（1）收集中国境内文化遗产的目录

（2）运用大数据和地理信息系统（GIS）技术，采用HEALTHMAP的理念，将全球范围内的公共卫生风险信息按照国家地区进行整合，建立风险评估预警数学模型，自动判定风险级别，实时预警；

（3）根据风险预警结果，自动提示相关文化遗产监测应急处置的法律法规、标准、文件、技术方案和应急物资人员分布，为领导决策指挥提供参考；

（4）将决策指令和预警信息转化为电子指令发布至业务监管平台和公共服务平台，供一线工作人员和公众使用。

6.3两个数据库群

6.3.1全球世界文化遗产风险本地数据库群

通过自动搜取为主、人工判断为辅的方式，收集全球重要的文化遗产的保护措施，以及文化遗产变为劣质的特征，地理、气候等自然因素，难民、国际赛事等社会因素，建立文化遗产风险本底数据库。

6.3.2指挥决策信息数据库群

收集各地的文化遗产保存的标准和管理的办法；以及恢复文化遗产的处置技术方案，各世界文化遗产的相关信息，建立指挥决策信息数据库。

6.4整体需求分析

世界文化遗产监测预警决策系统是以口岸检疫监管对象为主线，依托“大通关业务专网”和运行环境，建设业务监管平台、风险预警决策平台和公共服务平台；建设全球文化遗产风险本底数据库群和指挥决策数据库群。

6.4.1建设内容分析

本项目的主要建设内容为“一网四库三平台”，以现代风险管理理论为基础，建设集成计算机通信、现代物联网技术、人工智能、大数据应用等技术为一体的口岸公共卫生风险监测预警决策系统，利用自动化数据采集技术、数据自动聚类技术、模式识别技术、数据挖掘技术、人工智能技术，从业务监管平台抽取数据，并依托云平台，分布式存储大数据，构建口岸公共卫生风险数据库群。

然后按需从各数据库群中提取所需风险信息，创建风险监测模型，将技术模型和口岸公共卫生事务相结合，支持预警决策。

既要响应突发情况又要把前期风险化解在萌芽阶段。

利用地理信息系统，描绘出口岸公共卫生风险分布情况，风险事件的态势走向，综合展示监测和预警的各类信息。

利用辅助决策系统，实现人机交互式的实现风险管理决策过程，并将结果向系统内发布，指导口岸公共卫生风险防控工作。

根据需要，也可以利用公共服务平台向社会发布，为广大公众提供各种与口岸公共卫生相关的信息和服务。

6.4.2项目建设关键点分析

●手动入库和自动入库，以表单设计为分水岭，上半段是手动入库，下半段为自动入库。

●结构化数据和非结构化数据的整理，即数据的清洗

●智能分析的数学模型，实用为原则。

●数据输出的展示方式

●界定系统的规模，围绕四库三平台，结合口岸实际，确定系统规模的边界。

●自主建模和算法管理。

●可控的多模型叠加风险分析运算过程的实现。

●业务数据、风险分析预警决策数据与GIS系统的结合。

●可扩展的数据库群的建设及非结构化、半结构化数据的分布式存贮。

●风险预警指标体系的建立及风险因子的确认。

6.4.3总体功能需求分析

三个平台

子系统

子系统功能

备注

业务监管平台

文化遗产监测系统

智能辅助诊断系统

个案管理

核生化有害因子个案管理

查询统计

图形展示

打印模板维护

文化遗产地业务系统

许可管理

日常监督管理

统计上报

查询统计

数据展示

监督数据库维护

打印模板维护

文化遗产本底调查系统

信息采集

统计查询

数据展示

核心能力动态监管系统

信息采集

分类管理

监测评估

督导检查

图形展示

核心能力动态监管考核指标维护

整合文化遗产电子监管系统

数据抽取、报表数据导入、数据库维护

整合文化遗产检验系统

数据抽取、报表数据导入、数据库维护

突公共事件管理系统

监测

登记

上报

处置

统计查询

风险预警决策平台

全球文化遗产风险本底调查系统

全球文化遗产检索

全球核风险信息检索

全球风险信息检索

人工审核

风险追踪

风险历史信息编辑

风险数据库管理

数据查询、数据库维护

文化遗产目录信息管理系统

数据采集

预警

信息展示

文化遗产风险预警决策平台

风险信息采集（补录）

日常风险预警管理

专题风险预警管理

风险预警规则管理

预警发布

决策支持数据库维护

公共服务平台

文化遗产风险警示

国际旅行保健咨询

公众留言板

核心能力成果展示