厚积科技之力 守护文明之光 ——良渚遗址的数字化保护实践-研究前沿 -

研究前沿

厚积科技之力 守护文明之光 ——良渚遗址的数字化保护实践

摘要: 良渚遗址是中华五千年文明史的实证,是世界文明的瑰宝。保护良渚遗址不仅是薪火相传的光荣使命,亦是时不我待的复杂考题。316处遗址点星罗棋布地散落在162平方公里的保护区划范围内,生产生活、开发建设、旅游出行等人为因素叠加,增加了大遗址动态管控难度;雨水侵蚀、干湿循环、生物病害等自然因素交织,威胁着土遗址本体保存状况。把握时代潮流,持续提 ...
 

良渚遗址是中华五千年文明史的实证,是世界文明的瑰宝。保护良渚遗址不仅是薪火相传的光荣使命,亦是时不我待的复杂考题。316处遗址点星罗棋布地散落在162平方公里的保护区划范围内,生产生活、开发建设、旅游出行等人为因素叠加,增加了大遗址动态管控难度;雨水侵蚀、干湿循环、生物病害等自然因素交织,威胁着土遗址本体保存状况。把握时代潮流,持续提升良渚遗址保护能级,是实现良渚遗址高质量可持续发展的内生动力与必然要求。

信息化浪潮下,大数据、人工智能等数字技术的迅猛发展为大型遗址系统性保护、预防性保护提供科技支撑,同时带来重数据采集轻深度利用、技术各自为战未形成保护合力、新型技术与应用场景磨合期较长等潜在风险。基于以上数字化保护共性问题及自身特色保护需求,杭州良渚遗址管理区管理委员会于2022年4月启动建设“良渚遗址5000+”数智应用,围绕文物“发掘—保护—研究—利用”全生命周期,构建空间管治、网格智治应用、价值研究、“文物+”4大场景,包含分析研判中心等12个子场景及N个支撑场景应用的业务模块,推动形成“功能共用、协同共治、研究共享、生态共创”的文物保护传承和活化利用智治新体系。

案例创新实践

因需施策,善用数字技术优势提升保护成效

针对自然影响因素,采用数字孪生与保护研究相结合的方式。良渚遗址是潮湿环境土遗址,具有高地下水位和软土的双重特性,目前多数遗址已回填保护,老虎岭、南城墙遗址开放展示,并进行了考古剖面保护工程,陆续安装了环境温湿度、地下水位液位等55个传感器。在此基础上,通过倾斜航空摄影,对两处遗址整体环境、保护棚和考古剖面进行三维建模,构建两大虚实相映的数字孪生场景。在老虎岭,采用微环境控制法,通过透明玻璃仓将遗址剖面封闭形成高湿保护区。通过孪生模型可实时读取遗址本体土壤含水率和温度情况,使本体保存在稳定的湿度范围内。如有异常情况发生,平台对风险预警事件进行“一键派单”,全流程跟踪、督办、评价。在南城墙,采用半封闭的保护方式,易受台风暴雨影响。对于难以演练的气象灾害,通过构建孪生模型研发淹没分析模型,对台风、暴雨等极端天气进行仿真模拟,可以找出隐患薄弱点,有针对性地分级分类制定处置预案,提升防汛防台主动性和预见性,增强气候变化下的文化遗产韧性。

针对人为影响因素,采用AI算法与监测设备相结合的方式。良渚遗址保护区划范围为161.59平方公里,其间分布316处遗址点和85处遗产要素,但封闭保护区不足10%,存在盗掘盗挖隐患且易受生产、建设活动影响。目前,良渚遗址已建成5套无人机自动机场,无人机定期自动执行5条航线巡查任务,全域覆盖良渚遗址保护区划范围。本应用实时将无人机传输的视频流及保护区范围内布设的1006路摄像头通过32路轮巡的方式接入至4台超脑服务器,并部署越界识别、工程车识别、建筑材料识别等AI算法模型,通过AutoML模型自动训练算法、云端在线推理和模型迭代优化,对接入视频进行智能分析,综合识别盗掘盗挖及建设行为风险后,抓取实时画面传输至本应用,应用自动发布预警并一键派单至相应责任人员处置,弥补大遗址传统人工监测覆盖不够全、发现不及时、处置有延迟的弊端,实现对重要遗址点全天候、多维度、无死角保护。

协同共治,利用数字技术特性重塑工作流程

落实全链条闭环管理。针对文物前置审批过程中文物部门与属地政府信息不对称、联动不畅通的“信息孤岛”问题,实现良渚遗址空间信息与国土空间规划“一张图”多源数据融合,协同建设项目审批部门落实大遗址空间管控要求,推动文物前置审批从“被动审批”向“主动服务”转变。为化解建设项目动态监测难点,常态化进行遥感影像对比分析,上线“良渚遗址5000+”浙政钉小程序,保护区划内的项目前置审批工作通过手机端实现项目踏勘、审核流转、批后监管的全流程线上闭环管理。

推动智能化高效管理。为提升遥感图斑核查工作效率,利用数字技术的可视性、便捷性,拓展了AI分析、三色管理、高级检索、自动分析导出等功能。遥感图斑进行落图管理后,经AI分析,可以与已有的建设项目数据库进行比对,初步筛选出疑似违建项目,相关信息可通过小程序同步至各责任部门。同时,工作人员通过三色管理实时跟踪图斑核实进展,对整体核查情况可以根据保护区划、属地范围等进行高级检索,一键生成情况综述,节约大量人工成本,提高智能化管理水平。

多措并举,增强数字技术与应用场景适配性

推动跨学科协作从“被动配合”转向“主动融合”。技术与场景适配不足的背后是跨学科的需求对接不透彻,在本应用研发全过程中,文保人员与技术人员始终保持紧密沟通并以互设课程的方式,增进对各自专业知识和工作逻辑的理解。文保人员在提出流程性、管理性的业务需求之外,确定AI算法需识别的关键特征,深度参与规则制定、模型训练、场景测试,技术人员亲身体验各类遗产保护场景,主动完善技术细节,提升协作质量与效率。

以组件化开发推动“一次开发、多次复用、多地适用”。针对本应用中复用率高或结构复杂的板块,如业务表单、高渲染可视化平台、无人机指挥中心等,通过微服务架构拆解其单体结构的应用,将原本紧密耦合的业务拆分为松耦合的独立业务组件,与基础组件、展示型组件、通用组件等进行模块化组装,快速适配多终端、多遗址的应用场景,有益于应用后续维护和迭代升级,为复制推广保护经验提供技术支撑。

案例实践效果

完善顶层设计,建立文物全生命周期治理体系。该应用4个场景涵盖文物发掘、保护、研究、利用全生命周期,各子场景之间形成相互支撑的有益互动,在业务需求与技术研发之间形成相互促进的良性循环。目前,9项计算机软件著作权获批,提炼出越界识别、工程车辆识别等10组文物安全应用组件,图斑核查、任务派单流转等组件已为多地监测预警系统复用,形成了可落地、可复制、可推广的文物智慧治理体系。

聚力精密智控,构建大遗址整体智治格局。围绕文物安全监管“一件事”,坚持从整体视角出发,深化大遗址保护“特区”模式,首创“遗址监管网格”,划出文物网格124个,巡查点位686个,统筹调度文物巡查队、属地网格员等力量,构建起“政府主导、部门协同、社会参与、精准溯源、齐抓共管”的文物安全监管机制。目前,已有效处置186件预警事件,风险主动预警准确率达95%以上,变文物风险事后管理为事前感知、提前处置,实现“变化可监测、风险可预警、行为可追溯、保护可提前”的全天候遗址保护闭环。

激活数据潜能,拓宽大遗址活化利用路径。在价值研究场景中,建立10大专题数据库,通过AI神经网络技术,打造多层网络的拓扑类可视化知识图谱,实现海量研究资源全盘整合、逻辑关联、高效搜索,夯实良渚文化学术研究数据底座。在“文物+”场景中,在治理端构建游客画像、形成旅游热力分布图,引导职能部门针对性策划文创集市、公众考古等系列活动,并通过大数据分析文创产品全渠道销售情况,进行实时趋势分析,助力放大良渚文化IP效应。在服务端,借助VR、AR等手段引领观众沉浸式云游良渚博物院,迭代升级遗址公园小程序上新良渚小知、游径设计等特色功能,助力遗产地周边形成“一码串联、智慧便捷、共兴共富”的文旅生态圈。

(作者单位:杭州良渚古城遗址世界遗产监测管理中心)

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