“元宇宙”赋能地理信息档案管理研究

摘  要：“元宇宙”的崛起促进了地理信息建设水平升级和转型，也为档案管理工作带来了新的机遇和挑战。“元宇宙”核心技术将赋能地理信息档案管理工作，为档案数据的安全性、可用性、智能性带来更优的技术体验。基于当下档案管理工作特点及存在的问题，立足“元宇宙”核心技术，提出融合“元宇宙”技术的档案管理新模式，为进一步提升项目档案管理水平提供创新性建议。

关键词：“元宇宙”；地理信息；档案管理；档案安全；区块链；人工智能；数字孪生

Abstract： The rise of the Metaverse has promoted the upgrading and transformation of geographic information construction， and also brought new opportunities and challenges to archives management. The core technology of Metaverse will energize the of geographic information archives management and bring better technical experience for the security， availability and intelligence of archives data. Based on the characteristics and existing problems of current geographic information archives management， this paper puts forward a new model of geographic information archives management integrating the Metaverse technology， and provides innovative suggestions for further improving the level of geographic information archives management.

Keywords： Metaverse; Geographic information; Archives management; Archives security; Blockchain; Artificial intelligence; Digital twin

随着新基建的提出和高新技术手段的深度应用，地理信息项目的建设步入了新的发展时期，同时地理信息档案管理工作也随之发生变化。近年针对地理信息档案的研究工作已有部分成果，赵君对地理信息档案安全系统的建设给出了实践性建议，从数据加密、数字水印两方面提升安全保护[1]；王小平等人指出当前重大测绘地理信息档案管理工作中存在的问题并给出具体措施[2]；赵生辉等人从城市逆向记忆工程出发，探索现代信息技术对基础设施建设档案管理的影响[3]。随着地理信息项目建设上了新台阶，针对档案管理有关工作存在的短板问题逐渐显现，传统技术手段在处理相关管理问题时受困于现有技术弱势，急需探究新一代技术手段。

与此同时，“元宇宙”技术逐步兴起，已在各行业研究领域得到关注。其核心技术在大数据处理、算力提升、数据共享等方面具有新的突破，这正是当前项目档案管理工作所需的技术保障。2021年可视为“元宇宙”元年，“元宇宙”相关技术受到各行业广泛关注。有关“元宇宙”目前未有统一定义，普遍观点认为它是整合多种新技术而产生的互联网应用系统，是由多种技术手段造就的与现实世界平行存在的虚拟空间。本文分析总结当前地理信息档案管理工作特点及存在的问题，探讨“元宇宙”核心技术手段在档案管理中的应用，试图破除现有管理中的三大矛盾，多方面提升档案管理工作水平。

1 “元宇宙”及地理信息档案之研究背景

1.1 “元宇宙”技术特点。“元宇宙”中的虚拟世界是基于数字孪生等技术构建的物理世界的镜像世界，且独立于物理世界的3D版互联网生态系统。“元宇宙”具有的六大核心特征是沉浸式体验、开放性、虚拟身份、不断演化、虚实互动、新的确权方式，满足这些特征的就是一个初级的“元宇宙”系统。

“元宇宙”的底层逻辑是去中心化的，与物理世界不同，它是一个自主自治、无主要中心点的网络架构，一个基于数字货币、数字资产、数字通证的价值网络，一个去中心化大规模协作网络。其核心技术主要包括人工智能、区块链、云计算、数字孪生四大方面，是诸多高新技术达到一定奇点后的产物，“元宇宙”是各技术的集大成者。

1.2 地理信息档案管理工作特点及问题。“新基建”加速了地理信息产业的发展，驱动了地理信息档案的数字化转型和管理手段升级，当下档案管理工作呈现了新的特点和问题。对传统的档案管理工作提出了新挑战。本文分析地理信息建设呈现出的新特点与当下地理信息档案管理方式之间存在的三个矛盾点，以期从技术层面找到解决路径。

1.2.1 档案资源与传统管理模式间的矛盾。地理信息档案资源在数據格式、数据体量、数据来源方面与传统业务模式相比有很大变化，而传统的档案管理手段无法很好地处理新模式下的地理信息档案数据，这就造成了地理信息档案资源与传统管理模式之间的矛盾。上游地理信息建设项目的信息化建设水平逐步提升，人工智能、智慧模型、大数据等高新技术在地理信息领域深度应用，因此在地理信息类档案的形成过程中，档案资源已由传统纸质文件为主转变为电子资源为主，并呈现出档案资源数据量大、信息格式繁杂、数据来源差别较大的特点。当前档案管理中，对数以TB甚至PB级别数据量的信息处理手段较弱，且建设项目规模持续扩大，当前档案管理系统面对海量级别的数据存储、检索力不从心。在信息格式方面，由于前端业务系统不断融合云计算、大数据、虚拟现实等技术手段，档案资源类型更多样化，在传统测绘信息之外出现了三维模型数据、重力数据、连续运行基站数据等格式[2]，这对档案管理系统的数据格式转换能力要求更高。

1.2.2 管理需求与信息系统孤岛间的矛盾。地理信息档案管理的需求已不再单一局限在做好收集整理查询等传统管理模式，当下管理手段极大程度依赖于档案信息资源，对档案数据共享的需求前所未有，但是当前地理信息系统间信息孤岛问题仍然突出，档案管理需求的变化与业务系统的信息孤岛现状之间产生了矛盾。地理信息档案管理呈现出信息资源高共享的要求，这是由地理信息技术发展决定的。项目建设过程中参与单位较多，前端业务系统较其他类型档案管理更为复杂，各业务系统存在建设壁垒，档案数据难以整合，无法做好地理信息档案数据的共享利用，为海量档案信息的存储、管理、利用带来了巨大挑战。随着信息共享和资源互通的需求增高，业务系统间交互不畅问题成为发展瓶颈，打破行业信息孤岛的呼声日益增高，对档案管理的需求已经由注重管理转变为注重利用。

1.2.3 档案利用与单一服务手段间的矛盾。档案利用者更希望能拿到智慧化、知识化、决策化的档案信息，而传统档案利用是以简单的检索为主，档案利用需求的智慧化发展与当下单一服务手段间的矛盾不容忽视。数据体量大、信息融合度高、利用需求激增的基本特点使得地理信息档案的服务需求走向智慧化方向，急需对丰富的地理信息档案资源进行深层次、广知识、智决策的档案服务，深入挖掘地理信息资源，高度共享档案信息，提供智慧化的决策指导。当前档案利用服务手段较单一，较为缺乏多元化的服务方式、优质体验的利用手段。同时，地理信息档案的开发缺乏一定深度和广度，海量档案信息未得到充分利用，在档案编研、智能决策上未能发挥信息优势。

2 地理信息档案管理与“元宇宙”核心技术之融合

本文拟从技术层面，深度分析“元宇宙”核心技术在新时代地理信息档案工作中如何应用，力求补足档案管理方面的短板问题，创新提升档案管理的水平。“元宇宙”的出现为地理信息档案的管理工作带来了新的思路和动力，将核心技术融合入地理信息档案管理流程，试图解决当下档案管理的困境，从技术层面改进和提升档案管理工作水平。

2.1 云计算助力档案数据保障。云计算是“元宇宙”技术框架中底层技术手段的重要组成，能够使用最少管理手段和交互方式即可提供共享资源的技术。其技术本质是利用软件的“元宇宙”的基础设施进行定义，进而向系统提供服务器、存储空间、网络等资源。可以看作云计算技术是对当下流行的超融合技术的提升。与传统的档案管理手段中的数据存储等底层技术相比，云计算技术在硬件服务器类型和种类、数据接入方式、资源可扩展性、产生费用、交互速度、可靠备份等方面均有着明显优势。

依靠云计算在数据存储方面的特性，解决地理信息档案数据量大、归档来源复杂、格式多元化的问题。云计算技术下的地理信息档案管理系统在数据存储层使用是设备管理系统和多个存储设备结合的工作模式，本质是云计算系统，底层核心是数据存储与管理。部署在存储层上的是对存储设备进行管理的管理系统，需对存储设备进行逻辑虚拟化、多链路冗余、硬件状态等方面进行监管[4]，使用软件手段管理存储设备，以达到存储服务的效果，这就是存储功能从设备到服务的转变。

2.2 区块链优化档案资源共享。区块链技术是一个由分布式账本、去中心网络和互操作协议构成的系统。区块链指的是多个区块组成的链条，其中每個区块均保存数据，且按照时间顺序组成链条。整个区块链条同时保存在所有节点服务器中，且这些节点服务器的主体不同。当需要修改区块链内的信息时，要经过半数以上节点同意且同时修改才能完成。因此，区块链技术具备数据难以篡改和去中心化的两个特点。将区块链技术融合到档案管理中，将分布式、共识机制、算力算法的优势运用到档案管理中，优化地理信息资源共享。

2.2.1 地理信息档案数据区块链的共享机制。建立地理信息档案数据区块链，利用区块链技术多节点参与、多节点治理的根本优势，让各节点共同维护档案信息区块链的分布式“档案数据账本”。区块链技术改变了传统数据管理的网络形态（见图1），由中心化管理网络转变为多节点、分布式管理网络，将以往档案数据中心的绝对控制权下放到各服务节点，将数据中心对全部数据的管理义务拆解到各服务节点共同维护，将数据中心对数据的绝对安全责任分解到所有服务节点共同保障数据安全上。在数据采集层面，区块链分布式模式能够从各节点获取更多的档案数据；在档案数据存储层面，区块链是强背书的数据库存储技术；在数据分析层面，区块链授权后各用户才能访问数据，保障了数据安全。

2.2.2 地理信息档案数据区块链的安全性保障。地理信息档案数据区块链依靠基于密码学的分布式算法，在无法建立信任关系、存在数据壁垒的前端业务系统互联网络上，借助多节点网络结构，不需额外建立档案数据中心即可使各业务系统在数据传输和安全性上达成共识。这是区块链共识机制的内在机理，即通过分布式节点的“投票”，在极短的时间间隔内对数据修改进行验证和确认；如果某次数据处理能够得到超过半数节点的“投票”，就可认为全部链上的节点也可以达成共识。由于数据修改必须经过一半以上节点同意才可同时修改，因此只要不被篡改掌控一半以上节点，篡改行为即无法完成，这就是为何地理信息档案数据区块链非常安全，能避免主观人为的数据变更的原因。以去中心化的架构解决了数据共享、安全信任等可靠数据传递难题，实现数据共享，有效收集、归档各业务系统档案数据。

2.2.3 地理信息档案数据区块链的算力加持。在云计算基础设施基础上，叠加区块链技术去中心化的P2P覆盖网络、共识算法、区块链结构，并通过区块链的“去中心化、匿名性、数据不可篡改”等特性解决云计算的“可信、可靠、可控制”问题，实现可信的地理信息档案数据的协同操作，共同构建“元宇宙”技术下的档案管理的强大算力。

2.3 数字孪生提升档案服务体验。数字孪生是基于物理世界之上，运用传感器、多尺度多概率等技术融合的仿真过程，能够在虚拟空间中完成物理世界的映射。数字孪生计算支撑起物理世界与“元宇宙”虚拟世界的虚实映射和虚实交互，在物理世界和虚拟空间中建立实时交互，打造身临其境的档案服务体验。依托数字孪生技术构建地理信息档案的虚拟设计和虚拟展览空间，可以更直观展示地理信息项目，可利用全景技术、H5、知识地图等手段，多角度、全方位提供展示[5]。通过对地理信息档案数据著录并抽取建模，形成一个数字孪生的场景，对物理世界的地理信息档案数据在虚拟世界中构建平行空间，利用场景融合技术和可穿戴设备，为档案利用者提供身临其境的查档体验。数字孪生技术结合地理信息前端系统，能够基于空天地数据获取、全息空间数据采集、二三维一体测绘、泛在测绘和按需组装服务[4]等形成基于地理信息的数字孪生技术，成为构建地理信息档案数字孪生的数据基础（见图2）。

使用数字孪生方法提升档案服务的沉浸式感受，能增加档案服务的沉浸性、交互性和构想性体验，模拟物理现实孪生数字档案展览场景，以现实世界的实体为主题，将虚拟信息与真实世界综合、叠加，并将虚拟对象投射到现实世界的信息系统之中[6]，在合并现实和虚拟世界的基础上，形成全新的可视化环境，使得虚拟空间和现实世界深度交融。人机交互设备将观众的神经意识和机器相连，可跨维度完成信息交互，提供融合化、多感官综合的沉浸式展览体验。

2.4 人工智能革新档案利用模式。海量地理信息档案数据的利用开发的背后需要海量数据、强大算力和智能算法。地理信息档案中以自然语言为主，因此利用人工智能技术在自然语言处理技术上的语言学习能力，可以有效分析档案数据中的语言信息，从而构建地理信息档案数据智能化信息处理能力，实现档案利用智能化服务。人工智能从较早期机器学习技术到深度学习，从浅层神经网络到复杂机器学习网络的发展过程，对学习过程和算法设计逐步完善。机器学习、知识图谱、自然语言处理等是人工智能技术的核心方法。其中知识图谱和自然语言处理两大技术在对以自然语言为主的地理信息档案数据智能化研究方面具有明显技术优势。

人工智能技术助力的地理信息档案智能化利用可从地理信息数据出发，构建大量的语言文本语料和深度语言模型，对模型训练后提供检索服务；同时从知识层面抽象语料中的概念，构建基于知识图谱的地理信息档案语料表征模型，从而构建对文本信息具备知识抽象、归纳和推理能力的语言模型。相关算法均是基于对人脑机制的模拟，实现具有不同的学习模型，将底层语言数据提取为语言特征，进而向深层的高级特征转化，形成更深的网络结构，将语言数据的提取、检索融为一体，通过自动获取特征信息，给出知识检索结果[7]。人工智能算法赋能地理信息档案数据利用可通过深度网络和神经元之间的复杂的机器学习技术进行自主学习与决策功能计算，是“元宇宙”技术下地理信息档案智能化利用的重要方法手段。人工智能技术与云计算和区块链相辅相成，共同构建“元宇宙”技术下的地理信息档案利用的智能底座。

3 总结

利用云服务、区块链、数字孪生、人工智能等区块链核心技术手段，解決地理信息档案管理工作中的现存问题，能够完善档案管理的数据保障，开阔管理工作的技术路径，扩展档案服务的用户体验，优化档案利用的智能水平，为当下档案管理工作提供新的思路。

*本文系国家社科基金项目《档案治理生态系统优化及治理效能提升研究》；中国高等教育学会档案工作分会重点研究基金项目“高校档案文化记忆与大学文化记忆研究”（项目编号：ZGD-ZD-2020-15）；河南省档案科技项目“基于智慧管理的高校档案数据化研究”（项目编号：2019-X-17）的阶段性研究成果。

参考文献：

[1]赵君.共建共享背景下地理信息档案安全系统建设实践[J].中国档案，2022，No.588（10）：62-63.

[2]王小平，赵勇，李佳，朱杰，白驹.新时期专业档案归档问题与对策——以测绘地理信息档案为例[J].测绘通报，2022（10）：133-137.DOI：10.13474/j.cnki.11-2246.2022.0308.

[3]赵生辉，胡莹，黄依涵.打造“时光机器”：城市逆向记忆工程理论与实践初探[J].档案学研究，2021（06）：114-121.DOI：10.16065/j.cnki.issn1002-1620.2021.06.017.

[4] 龚才春.北京信息产业协会：2022中国“元宇宙”白皮书[R].中国信息产业协会，2022.1.

[5]钱婷，刘倩.“元宇宙”视域下沉浸式档案展览的实施路径与推广传播研究[J].浙江档案，2022（09）：33-35.DOI：10.16033/j.cnki.33-1055/g2.2022.09.002.

[6]支凤稳，孙若阳，云仲伦.“元宇宙”：档案展览模式与路径的新探索[J].档案与建设，2022（09）：32-36.

[7]陈茜月.基于神经网络的档案开放鉴定智能模型研究[J].档案管理，2022（05）：6-57.DOI：10.15950/j.cnki.1005-9458.2022.05.030.

（作者单位：郑州大学档案与校史馆 陈茜月，博士，馆员，信息技术科科长 来稿日期：2023-04-10）