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内容摘要：历史地理信息系统建设是信息化时代学术发展的要求，也是历史研究向纵深方向拓展的体现。作为历史信息存储、显示、管理、分析系统，近年来，国内相关数据平台越建越多，地理信息系统(GIS)对中国史学研究的贡献也初见成效，在历史气候、河流地貌、市镇经济、乡村聚落、水利社会、环境变迁、古代城市、古地图以及历史地理信息系统(HGIS)研究方法等九大领域都有突出的表现。GIS进入中国史学研究领域不仅带来研究方法的变革，同时也使历史研究理念更新，促成历史文献、古地图、遥感影像、考古信息等多元史料的应用，帮助我们完成一些动态追踪与多要素综合性研究。当然，目前受学科界线限制，历史地理信息平台建设薄弱，推介手段缓慢，这些因素都成为制约GIS方法应用于中国历史研究的瓶颈。 关键词:历史地理信息系统 中国史学 研究与应用 作者简介：张萍，首都师范大学历史学院教授。 计算机、电子、网络等信息技术日新月异的发展，正影响着人们生产、生活的方方面面。这些新的技术革命不仅应用于自然科学与工程管理，同时交叉融合于人文、社会科学，对传统人文、社会科学的研究理念与方法产生巨大冲击，人们利用计算机、信息技术进行问题分析与方法更新，同时形成计算机语言与思维模式，成为各学科科研当中不可或缺的手段。有学者称计算机技术正在全方位改变着我们现有的学术生态，尤其各种数据库技术，从诞生到理论研究，以及成熟的产品输出，使新时期研究问题的方式、方法越来越走向综合、多元与跨越式发展。今天计算机集成技术、关系数据库技术、云技术等，运用于学术研究当中，被形象地称为“泛数据研究的时代”。这一时代开启了众多我们过去无法想象的研究课题，实现了过去无法完成的研究目标，同时多学科参与也成为一种可能，历史研究加入其中，正在形成一种潮流，一种方法，一种新的尝试。 早在20世纪八十年代就有学者尝试利用数据库技术进行历史学研究，这种数据库大体可分为文献数据库①、量化数据库②与空间数据库③三种类型，三种类型既相互独立，又互相依赖，关系十分紧密。随着信息管理内容的不断扩展和新技术的更新，三者相互兼容也是未来的必然趋势。目前空间数据库主要以地理信息系统技术来支撑，后者已成为空间数据管理、分析、解决问题的主要手段。那么，什么是地理信息系统?地理信息系统可以管理哪些数据?它对历史学研究又会有哪些帮助?在当前信息时代我们应该如何发挥这一技术特长为中国史学研究拓展新方法? 一、GIS的发展进程及其学科特征 地理信息系统(Geographical Information System和Geographical Information Science，简称GIS)是以计算机技术为基础，以具有地理内涵的空间数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论、方法，采集、存储、管理、显示、处理、分析和输出地理信息及其产品(如数字地图)的集成型计算机信息系统，地理信息系统是伴随信息化时代计算机技术的发展而兴起的新兴领域。 最早提出地理信息系统概念的是加拿大测量学家汤林森(Roger Tomlinson)，他在1963年首次使用这一术语，并于1971年建立了加拿大地理信息系统(CGIS)，管理和规划本土的自然资源，这也是世界上第一个地理信息系统。1967年，纽约土地利用和自然资源信息系统也宣告建立，这是世界上较早使用地理信息系统管理国家土地与自然资源的系统平台。早期的地理信息系统受技术与成本的限制，一般仅限于大型用户使用，且主要用于计算机管理手段和辅助制图(CAD)，尚未应用于空间分析与地学研究。20世纪80—90年代，随着计算机普及，计算机的功能不断升级，地理信息软件系统更新速度加快，同时数字化空间数据大量增加，地理信息技术快速发展，科学工作者普遍开始利用地理信息技术进行空间分析与模型建构，从科学的层面去审视一系列地理问题，地理信息系统从单纯的空间数据管理发展为科学研究，概念也从过去单纯的“地理信息系统”(Geographical Information System)发展为“地理信息科学”(Geographical Information Science)④，地理信息系统被更广泛地视为一门科学，科学工作者在应用计算机技术对地理信息进行存储、管理以及提取、分析过程中提出一系列研究问题，进行科学的分析、研究与创新。 目前，GIS更多地是在融合和集成其他技术，以形成更为综合性的技术系统，而这中间推动地理信息系统发展的决定性因素往往取决于计算机技术的进步以及应用领域的扩大，几乎每一次计算机技术的进展都会带来地理信息系统技术的更新，如空间数据的管理、网络GIS、三维GIS等。今天，伴随大数据与云计算等信息化手段的增强，地理信息科学的服务功能不断加强，地理信息系统不仅作为空间技术、分析手段存在，还成为社会服务的重要内容，GIS概念也被视为Geographical Information Service的英文缩写。 现今已知的GIS应用领域包括有公用事业、电信、交通、城市应急管理、土地管理、城市规划、军事、图书馆管理、健康和保健、政治领域、景观保护、城市与区域规划中的土地覆盖和土地利用监测、国家和全球农业、环境监测与评价等。地理信息系统在景观生态规划、计算机科学、古人类学以及森林管理等领域，已经从单一功能和较分散的系统发展为具有共享的、多功能的综合性信息系统，这种多功能的综合性信息系统将运用专家知识系统，进行综合分析并做出预报和决策，向智能化发展。 由于地理信息系统具有独特的管理与分析数据的功能，其在人文与社会科学领域应用也越来越广，在经济学、犯罪学、公共卫生、公共政策与规划等领域都取得了不小的成绩，建立人文与社会科学地理信息平台受到各国政府的重视。美国加州大学圣巴巴拉分校在美国国家自然科学基金资助下成立了空间综合社会科学研究中心(Center for Spatially Integrated Social Sciences，CSISS)⑤，希望通过这种建设促进GIS技术在各种社会科学研究中发挥作用。英国伦敦大学学院(University College London)高级空间分析中心(Center for Advanced Spatial Analysis，CASA)⑥，集聚GIS、地理学、经济学、物理学、计算机科学等多学科专家，重点研究社会经济系统在时空演变中的客观规律及相应的政策与规划手段。进入21世纪，地理信息系统已深入各行各业，乃至千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可或缺的工具和助手。 二、国际国内大型历史地理信息平台的创建 20世纪80年代左右，历史工作者开始尝试将GIS技术引入历史研究当中，其中事件发展进程、区域经济开发、聚落成长变迁、人群地域特征、灾害或疫病的空间演进等，都需要我们对特定地域的整体把握，时间与空间就成为最基本的定位，在这些研究领域，地理信息系统可以发挥特长，因此，它们成为率先尝试使用这一技术的研究领域。从地理学角度来看，人类信息中有80%与地理位置和空间分布有关，这些信息均会影响到人类的现实决策，历史时期当也如此，这就为GIS应用于历史研究提供了理论支撑。然而，GIS应用于历史研究，要求学者必须掌握地理信息系统软件应用，而20世纪80—90年代，受计算机与GIS软件系统技术使用上的限制，专业技术与科研成本要求都很高。因此，早期的基础工作主要由一些科研实力较强的研究机构倡导，这些专业机构借助有利的科研与计算机条件、充足的经费支持，尝试了一些系统的历史GIS平台开发。正是这些先行者开创了历史GIS平台，并在实践中运用这一技术进行历史分析，从而真正推动了历史GIS的应用。早期历史GIS研究者大多出自这些重量级研究机构。 今天我们能够了解到比较著名的国际大型HGIS平台大体有：英国政府支持，朴茨茅斯大学主持的Great Britain Historical Geographical Information System(GBHGIS)项目⑦、美国政府支持，由明尼苏达人口中心(Minnesota Population Center MPC)开发的National Historical Geographic Information System⑧、比利时根特大学的Belgian historical GIS项目⑨。到目前为止，各个国家基本都建立了本国的历史地理信息平台。⑩另外，国际上有据可查的著名专题历史地理信息系统也已不少，如美国哈佛大学空间中心开发的Worldmap(11)，美国布朗大学开发的非洲史动画地图集(Animated Atlas of African History 1879-2002)(12)、美国加州大学伯克利分校开发的菲律宾文化地图(Batanes Islands Cultural Atlas)(13)、美国纽约公共图书馆开发的纽约城市历史地理信息系统项目(The New York City Historical GIS Project)(14)、维基百科开发的Historical Geographic Information System(15)、瑞典于默奥大学开发的拜占庭帝国犹太社区项目(Mapping the Jewish Communities of the Byzantine Empire)(16)、美国东海岸公共图书馆开发的弗吉尼亚1870—1935的铁路项目(The Countryside Transformed：The Railroad and the Eastern Shore of Virginia，1870-1935)(17)等。这些项目不下100多个，它们大都具有强大的数据库功能和平台开发系统，专题数据库目标设定明确，数据来源多，资料系统，图文并茂，地图资源丰富。另外，HGIS项目更多注重探索重大历史事件的时空运行规律，将历史事件的自然背景信息耦合进系统，如气候、土壤、森林等要素，以期进行综合分析与空间模拟。其中大型国际综合HGIS项目多包含有中国历史地理信息，如哈佛大学的World map项目，其下就包含China map(18)系统。 与中国相关的历史地理信息平台最著名的要数哈佛大学与复旦大学合作开发的中国历史地理信息系统(China Historical GIS，CHGIS)(19)、中国台湾“中研院”“中华文明之时空基础架构(CCTS)”(20)、香港中文大学地球信息科学研究所开发的“民国时期北京都市文化历史地理信息数据库”(21)。 中国历史地理信息系统(CHGIS)是以历史政区为主要管理对象，试图建立一套中国历史时期政区变动连续的基础地理信息库，为研究者提供科研基础数据平台、时间统计、查寻工具和模型，系统设定从秦朝建立的公元前221年到清朝灭亡的1911年，力图反映不同历史时期政区的逐年变化情况，(22)目前仅完成了部分时段的政区数据库，提供网络下载。近年来，侯杨方在此基础之上又开发了“中国人口地理信息系统”、“清朝地理信息系统”，也已上线。 台湾“中研院”“中华文明之时空基础架构”也已初具规模。它以谭其骧主编的《中国历史地图集》为基本地图，提供中国从先秦到清代全部朝代和疆域图幅，结合丁文江1930年所编《申报地图》，构成上下逾两千年的中国历代基本历史地理底图。以20世纪90年代1∶100万中国数字地图(ArcChina)作为现代底图，整合台湾“中研院”汉籍电子文献系统、近史所清代粮价数据库、中国地方志联合目录数据库等，提供了具有精确空间定位、整合时间与空间属性，方便查询、检索的汉学研究应用环境。 香港中文大学地球信息科学研究所开发的“民国时期北京都市文化历史地理信息数据库”。尝试从历史地理信息系统方法入手，考察近代都市在多元文化激荡之下所呈现的文化变迁空间模式。选择民国成立至抗战军兴时期的北京市，搭建了都市形态、人口、市场、教育、公共医疗、法律、宗教文化等要素的历史地理信息数据库。该数据库希望在可靠的大比例尺地图之上，利用地理信息系统表述各组数据的空间形态及其变迁，此外它还提供了地图的在线浏览功能。 另外，首都师范大学历史地理研究中心与陕西师范大学出版社联合开发的“丝绸之路历史地理信息开放平台”(Silk Road Historical Geography Information Platform)也于2017年6月正式上线。(23)该平台集数据库技术与模型分析于一体，针对两千年丝绸之路沿线的生态环境、遗址遗迹、民族宗教、交通商贸、文化传播等要素开发出一套完备的历史地理信息数据库，旨在反映丝绸之路沿线区域的自然与人文环境变迁过程。为有利于数据的利用，该平台还综合了一整套地理模型分析系统，包括地理剖面分析、核密度分析、缓冲区分析、时态分析、区域河网提取分析等，方便学者利用该平台数据进行个性化研究。 到目前为止，中国历史地理信息系统的开发和研制工作已经取得了一定的成绩，但与国际发展趋势相比，在数据集成、分析、在线发布和共享等方面仍有很大的提升空间，这些大型项目多数以Web-GIS形式发布，使用者通过浏览器可以检视历史政区、地名、地图，属历史GIS基础平台，相对来讲，作为历史分析工具与研究手段的GIS功能体现不多。 (责任编辑：admin) |