文物保護數字化管理系統設計與實現

張暑軍 劉穎

摘要：文物保護在文物管理工作中占據著相當重要的作用。通過對文物管理工作相關流程的研究，并結合互聯網技術、計算機信息化以及數字化相關技術，提出了文物保護管理信息化、數字化的新思路。應用漸進式框架Vue.js前端技術、Java語言以及SpringBoot框架技術體系，設計并實現了文物保護數字化管理系統。該系統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。

關鍵詞：文物；文物保護；管理系統；勘察監測；預防性保護

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）09-0061-04

開放科學（資源服務）標識碼（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、藝術和科學價值的遺物和遺跡，是人類寶貴的歷史文化遺產[1]。文物保護工作一直以來受到中央、省、市各級政府和領導的高度重視。隨著信息化、數字化技術的發展，互聯網、云計算、大數據、VR、AR等技術的迅速發展為文物保護與管理提供了技術支持[2]。文物保護已從傳統的搶救性保護進入預防性、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相關技術的研究，采用Java語言技術設計并實現了文物保護數字化管理系統，使文物保護信息化、相關手續流程簡易化，實現了文物保護網絡化、數字化，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。不少病害相當隱蔽，若非細心勘察難以發現[4]。就像現代醫學體檢一樣，定期組織專業技術人員對文物進行詳細的勘察和評估，記錄各個文物的歷史沿革、基本情況、保養維護情況，勘察安全隱患，調查病害，分析病害成因，有針對性地提出保護建議，并將所有的數據、照片、維修手段全部實現數字化，通過現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據庫和項目庫，為世界文化遺產的保護、研究和利用提供基礎數據和保護依據。

1 系統需求分析

為了提升古建筑保護工作效率，實現過程信息化、數字化，對古建筑保護需要采用軟件系統實現信息記錄。將日常的勘察、監測結果上傳信息化系統中，及時制定保護修繕方案，并通過數據分析出病害的成因、發展趨勢。通過發現、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、穩定的良好狀態。系統中需要記錄古建筑的基本信息、勘察監測過程等，有效減少重復工作的時間，方便工作人員查找相關數據，提高文物管理人員的工作效率，增強錄入、檢索、存儲等各環節的管理工作[5]。

勘察是由專家對文物及相關環境問題開展的檢查與評估，勘察的目的是準確、全面地掌握古建筑保存現狀和病害發展情況，評估其對古建筑的影響和危害情況。監測是文物保護的工作人員現場對古建筑保存狀況進行日常巡視檢查，記錄古建筑病害發生、發展情況和其他安全隱患。勘察內容根據古建筑地區差異、氣候條件、保存情況、單體建筑數量，每年應至少進行一次。而每個文物單位每個月執行定期、不定期勘察，每個年度進行年度總結。系統按照月份將業務數據劃分為文物概況、定期勘察數據采集、重點監測、日常監測以及保護建議數據采集表。

當勘察監測會診審批通過后，生產預防性保護項目，即進入項目的報審階段，該階段包括已經審批通過的會診表、審批表以及預算審批。在項目通過審批后，進入項目實施準備階段，這個階段包括了開工準備信息登記以及施工環境確認。開工準備需要安排項目實施過程中的相關負責人以及對接人的具體職責。對于進入施工場地的車輛需要登記相關信息，環境確認數據記錄景區施工環境相關要求。

進入實施階段后，實現對現場記錄、施工中是否存在問題及問題提交、如果施工過程中發生響應變更都記錄在系統中以備查閱，讓施工整個過程可查可閱可追溯。現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。出現問題時，需要對施工問題記錄內容提出問題人及問題的相關細節等。施工完成后進入驗收階段，其中包括竣工驗收、結算報審、財務審計等數據等，對于所有過程中根據需要提交相關支持文件等。

勘察監測中發現的需要進行重點修繕或專項保護的項目通過網絡管理平臺列入重點項目庫中，根據輕重緩急陸續實施。整個文物保護數字化管理系統中的勘察監測、預防性保護中的相關業務流程需要進行審批工作，平臺按照每個步驟的審批過程靈活控制，所有提交的數據表，只能具有權限的審批人才可以看到并進行審批，其他人只能依據授權查看審批進程等信息。

不是每個人都能夠對所有數據采集表或結果進行處理，只能是被授權的用戶才能夠進行記錄操作，未授權用戶只能申請權限才可以記錄或查看相關數據。平臺在運行過程中依賴一些基礎數據，如單位、部門、景區管理、職務管理、城市管理等，這些數據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據，否則平臺不能正常運行。系統中為了能夠將采集的數據備份、備案等提供了打印、導出Word、數據庫備份等功能，方便對數據的備份、備案、輸出等。

2 系統總體設計

文物保護數字化管理系統總體設計是軟件開發過程中至關重要的階段，它涉及將整個系統劃分為不同的模塊，以及確定模塊之間的協作方式。總體設計的主要目標是創建一個結構清晰、易于維護和擴展的系統。

2.1 系統技術架構

系統架構定義了系統的整體結構，包括系統的各個組成部分、它們之間的關系以及如何協同工作。常見的系統架構有客戶端-服務器架構、分布式架構等。文物保護管理系統整體采用B/S結構，實現PC、手機多客戶端數據采集，系統采用SpringBoot技術體系，用Spring MVC作為前后端訪問接口同時控制業務流程，具體業務由Service實現，并通過DAO訪問數據對象Spring Data JPA，底層數據采用主流關系型數據庫MySQL存儲。整體技術架構如圖1所示。

文物保護數字化管理系統采用Web服務器是Nginx及支持Java Web技術的中間件Tomcat。同時Java本身提供了跨系統平臺能力，這也使得系統支持IIS、Apache等Web服務器。

2.2 相關技術介紹

2.2.1 SpringBoot

SpringBoot為開發者提供了一種快速構建獨立、可運行的、生產級別的Spring應用的模式。它消除了設置Spring應用程序所需的XML配置，從而為更快、更高效的開發生態系統鋪平了道路。SpringBoot可以創建獨立的Spring應用，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，是專門用來開發基于Web技術項目的技術框架實現，實現了MVC模式，遵循MVC架構，包括Model（模型）、View（視圖）和Controller（控制器）三個部分。Spring MVC提供了清晰的職責劃分和分離關注點，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，開發者可以輕松地定義數據訪問對象和查詢，而無須編寫大量的SQL或JPA查詢代碼。Spring Data JPA還提供了對事務管理、數據轉換和數據綁定等功能的支持。

2.2.4 Vue.js

Vue.js是一個流行的 JavaScript 漸進式框架，用于構建用戶界面和單頁應用程序。它采用漸進式 JavaScript 開發方法，這意味著它適用于各種規模的項目，從小型應用程序到大型企業級應用程序。Vue.js 允許開發者通過聲明式渲染和組件系統來構建用戶界面，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 系統模塊劃分

為了能夠對系統開發流程進行管理，保證系統的穩定性以及后期的可維護性，本研究按照需求分析的結果對系統進行了模塊劃分。根據需求調研結果進行系統設計，并制定了詳細的設計方案。系統開發按照設計方案進行，確保系統的質量和穩定性，整個系統以實用為原則。從古建筑現狀勘察監測到預防性保護提供完整的工作、審批流程。系統總體包括勘察監測、預防性保護、重點項目三大業務模塊及基礎性功能模塊，如圖2所示。

勘察監測實現了定期和不定期的專項勘察及工作人員監測，并將相關工作過程記錄到系統中。在勘察監測結束后進行專項會診，然后進入預防性保護過程。整個過程中都在系統中進行詳細記錄，對問題嚴重的內容作為重點項目加以管理。

3 系統核心模塊實現

文物保護數字化管理系統的核心模塊包括勘察監測、預防性保護、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據采集單。

3.1 勘察監測

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

3.1.1 文物概況

為了讓數據采集人員更清楚地了解、記錄文物數據，文物概況針對當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，這些基本數據存儲了文物的基本情況。為了避免重復錄入數據，對于沒有變化的數據只須錄入一次，只有發生變化的月份需要修改后提交，其后每個月份顯示的數據均為最新數據，且不影響之前的歷史月份數據。

3.1.2 定期勘察

定期勘察是對文物建筑等進行的現狀勘察，記錄勘察過程中文物相關影像資料，并根據實際情況記錄勘察建議。現狀勘察記錄內容包括類別、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，即可根據實際情況給出勘察建議。勘察建議具體實現內容包括勘察的具體內容、勘察涉及的文物建筑、勘察過程中是否涉及相關項目、針對相關項目當前的進展情況、維修保護將耗費的費用以及相關責任單位等。

3.1.4 重點監測

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

3.2 預防性保護

勘察監測專項會診完成后即進入文物預防性保護，按照文物保護的審批、準備、施工、驗收等工作流程記錄整個維護數據。經過專項會診數據采集后，項目進入預防性保護，預防性保護總體分為報審階段、準備階段、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，需要將項目相關信息、文件提交審查，這是預防性保護項目過程中的一個重要環節。提交的數據包括會診表、申報表等，其中審批表包括項目內容、項目編號、資金類型、需要附件的預算外項目等，預算審批包括預算金額、審定金額等。同時實現了審批流程，提供多級審核，每級根據不同的授權由不同的人進行審核。

3.2.2 準備階段

施工前的準備階段實現了對入園人員相關信息、車輛信息的登記、審批。未經等級和審批的人員和車輛不能進入園區。同時為了對每個階段有更好的銜接，系統實現了不同任務階段配備具體負責人，確保每個階段任務都能夠責任到人。

3.2.3 實施階段

系統通過對項目實施過程進行管理和控制，采集記錄項目實施過程中的每個細節數據，使得施工過程中存在的問題能夠及時得到處理，并記錄處理結果。為了使施工過程透明化，系統實現了對項目施工前后的細節記錄，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，進入驗收階段，系統通過記錄項目全過程，讓驗收人員能夠在線上線下實現對比驗收，防止施工過程出現紕漏、投機取巧事件發生。實現了驗收工作記錄，將勘察監測、審批人等相關意見統一，并記錄驗收意見及驗收結果。

4 結束語

文物保護數字化管理系統實現了預防為主的保護措施，以文物保護管理業務流程為系統主線，為景區建筑維護提供了信息化、數字化支持。通過大數據記錄每個建筑的發展過程，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，做到了歷史數據記錄，項目實施留下痕跡，可檢索、可分享，讓文物保護經驗積累更豐富。

參考文獻：

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[2] 郭珍.數字化為館藏文物保駕護航[J].文化產業，2024（3）：67-69.

[3] 曹帥.文物保護與利用的優化策略研究[J].文物鑒定與鑒賞，2024（2）：92-95.

[4] 程群.晉作家具文物現狀調查及保護對策試析[J].文物鑒定與鑒賞，2024（2）：40-43.

[5] 董彧.數字化時代下的唐山博物館文物保護與傳承[J].文物鑒定與鑒賞，2024（2）：48-51.

【通聯編輯：謝媛媛】