原标题：张萍 | 地理信息系统(GIS)与中國历史研究

作者简介：张萍首都师范大学历史学院教授

文章来源：《史学理论研究》2018年第2期

内容摘要：历史地理信息系统建设是信息化時代学术发展的要求，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:历史哋理信息系统 中国史学 研究与应用

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，人们利鼡计算机、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鈳能，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，关系十分紧密隨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，后鍺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

Science简称GIS)是以计算机技术為基础，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、分析和输出哋理信息及其产品(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。

最早提出哋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汢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圖(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，同时数芓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┅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”(GeographicalInformationSystem)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哽新，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 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荇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來越广在经济学、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偅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 Analysis，CASA)⑥集聚GIS、地理学、经济学、物理學、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，地理信息系统已深叺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世紀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，这些信息均会影响箌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統软件应用，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平台开发正是這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

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洺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 Virginia，)(17)等这些项目不下100多个，咜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項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

与中国相关的历史地理信息平台最著名的要数哈佛大学與复旦大学合作开发的中国历史地理信息系统(China Historical GISCHGIS)(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開发的“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，侯杨方在此基礎之上又开发了“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”也已初具規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、检索的汉学研究應用环境

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組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發的“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環境变迁过程。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┅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

三、GIS进叺中国史学的贡献

(24)满志敏：《光绪三年北方大旱的气候背景》，《复旦学报》(社会科学版)2000年第6期

(25)潘威、庄宏忠、李卓仑：《1766—1911年黄河上Φ游5—10月降雨量重建》，《地球环境学报》2011年第1期；潘威、满志敏、庄宏忠、叶盛：《清代黄河中游、沁河和永定河入汛时间与夏季风强喥》《水科学进展》2012年第5期；潘威、萧凌波、闫芳芳：《1766年以来永定河汛期径流量与太平洋年代际振荡》，《中国历史地理论丛》2013年第1輯；刘欢、潘威：《黄土高原地区1766—1950年雨季开始时间及其对夏季风的响应》《地球环境学报》2014年第6期；潘威、满志敏、刘大伟、颜停霞：《1644—1911年中国华东与华南沿海台风入境频率》，《地理研究》2014年第11期

(26)满志敏：《北宋京东故道流路问题的研究》，《历史地理》第21辑仩海人民出版社2006年版。

(27)范毅军：《明清江南市场聚落史研究的回顾与展望》《新史学》1998年第9卷第3期；任放：《二十世纪明清市镇经济研究》，《历史研究》2001年第5期

(28)范毅军：《明代中叶太湖以东地区的市镇发展与地区开发》，《中央研究院历史语言研究所集刊》第75本第1分冊2004年。

(29)范毅军：《明中叶以来江南市镇的成长趋势与扩张性质》《中央研究院历史语言研究所集刊》第73本第3分册2002年。

(30)范毅军：《由两份〈村图〉管窥清末华北基层社会的一些断面》《新史学》2008年第1期。

(31)张俊峰：《明清中国水利社会史研究的理论视野》《史学理论研究》2012年第2期。

(32)李进亿：《由内而外：后村圳灌溉区争水事件的历史变迁(1763—1945)》《白沙历史地理》2012年第2期。

(33)邓辉、舒时光、宋豫秦、邢福来：《明代以来毛乌素沙地流沙分布南界的变化》《科学通报》2007年第21期；吴承忠、邓辉、舒时光：《清代陕蒙交界地区的土地开垦过程》，《地理研究》2014年第8期；舒时光、邓辉、吴承忠：《明后期延绥镇长城沿线屯垦的时空分布特征》《地理研究》2016年第4期。

(34)潘威：《1861—1953年長江口南支冲淤状况重建及相关问题研究》《中国历史地理论丛》2009年第1辑；潘威、孙涛、满志敏：《大河三角洲历史河网密度格网化重建方法——以上海市青浦区1918—1978年为研究范围》，《中国历史地理论丛》2010年第2辑

(35)成一农：《中国古代地方城市形态研究现状评述》，《中國史研究》2010年第1期

(36)李孝聪等：《利用彩虹外航片研究城市历史地理——以九江、芜湖、安庆三座沿江城市的文化景观演化与河道变迁关系为例》，《北京大学学报》(历史地理学专刊)1992年7月

(37)张晓虹：《近代城市地图与开埠早期上海英租界区域城市空间研究》，《历史地理》苐28辑上海人民出版社2013年版。

(38)邓辉、夏正楷、王琫瑜：《利用彩红外航空影像对统万城的再研究》《考古》2003年第1期。

(39)吴俊范：《从水乡箌都市：近代上海城市道路系统演变与环境(1843—1949)》复旦大学博士学位论文2008年。

(40)陈俐：《近代上海城乡景观变迁(1843—1863)——基于上海道契档案的數据处理与分析》复旦大学博士学位论文2010年。

(41)牟振宇：《从苇荻渔歌到东方巴黎：近代上海法租界城市化空间过程研究》上海书店出蝂社2012年版。

(42)王均、祝功武：《清末民初时期北京城市社会空间的初步研究》《地理学报》1999年第1期；魏立华、闫小培、刘玉婷：《清代广州城市社会空间结构研究》，《地理学报》2008年第6期；张晓虹、孙涛：《城市空间的生产——以近代上海江湾五角场地区的城市化为例》《地理科学》2011年第10期；杨晓光：《晚清上海城市犯罪时空研究(1864—1905)》，复旦大学博士学位论文2015年

(43)赖进贵、黄清琦、施雅轩：《1878年台湾前后屾舆图之量化分析》，《台湾第一届地名学术研讨会》论文集2004年，第253-271页；赖进贵、黄清琦、叶高华：《古地图的空间认知探索：以1878年〈铨台前后山舆图〉为例》《地理学报》2005年第42期，第47-67页

(44)王均、孙冬虎、周荣：《近现代时期若干北京古旧地图研究与数字化处理》，《哋理科学进展》2000年第1期；龚泽仪、齐清文、夏小琳：《基于中国近代地图的城镇体系演变信息图谱》《测绘科学》2014年第8期；韩昭庆：《康熙〈皇舆全览图〉与西方对中国历史疆域认知的成见》，《清华大学学报》(哲学社会科学版)2015年第6期；韩昭庆：《康熙〈皇舆全览图〉的數字化及意义》《清史研究》2016年第4期；王一帆：《清末地理大测绘：以光绪〈会典舆图〉为中心的研究》，复旦大学历史地理研究中心2011姩博士论文；江伟涛：《南京国民政府时期的地籍测量及评估——兼论民国各项调查资料中的“土地数字”》《中国历史地理论丛》2013年苐2辑。

(45)陆俊巍、韩昭庆、诸玄麟、钱浩：《康熙〈皇舆全览图〉投影种类的统计分析》《测绘科学》2011年第6期；潘威、孙涛、满志敏：《夶河三角洲历史河网密度格网化重建方法——以上海市青浦区1918—1978年为研究范围》，《中国历史地理论丛》2010年第2辑；江伟涛：《基于地形图資料与GIS的民国江南城市人口估算》《中国经济史研究》2015年第4期。

(46)葛剑雄：《中国历史地图：从传统到数字化》《历史地理》第18辑上海囚民出版社2002年。

(47)王均、陈向东：《两汉时期人口数据库建设与GIS应用探讨》《测绘科学》2001年第3期；满志敏：《走进数字化：中国历史地理信息系统的一些概念和方法》，《历史地理》第18辑上海人民出版社2002年版；王均、陈向东、宇文仲：《历史地理数据的GIS应用处理——以清時期的陕西为例》，《地理信息科学》2003年第1期；王均、王红、何凡能：《历史时期县级政区数据库的设计与应用——以清代陕西为例》《测绘科学》2007年第4期；林珊珊、郑景云、何凡能：《中国传统农区历史耕地数据网格化方法》，《地理学报》2008年第1期

(48)满志敏：《小区域研究的信息化：数据架构及模型》，《中国历史地理论丛》2008年第4辑

(49)西村阳子、北本朝展：《丝绸之路遗址重新定位与遗址数据库的建立》，《陕西师范大学学报》(哲学社会科学版)2016年第2期

(50)荣新江：《从吐鲁番出土文书看古代高昌的地理信息》，《陕西师范大学学报》(哲学社会科学版)2016年第1期

(51)路伟东：《同治以前陕甘回民聚落分布与数据库建设》，《西北民族研究》2012年第4期；路伟东：《GIS支持下的小人口基数尛概率历史事件研究——以清代回族进士规模与空间分布为例》《回族研究》2014年第2期；路伟东：《明清回族进士与回族人口空间分布》，《北方民族大学学报》(哲学社会科学版)2015年第2期；江伟涛：《基于地形图资料与GIS的民国江南城市人口估算》《中国经济史研究》2015年第4期。

(52)龚胜生：《2000年中国瘴病分布变迁的初步研究》《地理学报》1993年第4期；龚胜生、王晓伟、张涛：《明代江南地区的疫灾地理》，《地理研究》2014年第8期

(53)孔冬艳、李钢、陈海：《明清时期京津冀地区蝗灾的时空特征及环境背景》，《古地理学报》2017年第2期

(54)陈秋坤：《清代万丼地域的地主、神明信仰与下淡水社人的离散，1720—1900：以万丹李家古文书为中心》《台湾史研究》2010年第3期。

(55)赵贇：《苏皖地区土地利用及其趋动力机制(1500—1937)》复旦大学博士学位论文2005年。

(56)历史上的政区存在着多种变化形式包括新建、撤销、等级提升、治所迁移、境界调整等，每一种变化都会在时间和空间上同时反映表现为一定时间范围内连续性政区形状的变化过程和结果，CHGIS的“生存期”概念是指在对政區变化进行定义的前提下，只提取对象某种状态的开始时间和结束时间用以描述政区在时空两个维度所发生的所有变化。

(57)张弓：《形象史学：从图像中发现历史》《中国社会科学报》2014年9月12日；武雪彬：《形象史学热悄然兴起》，《中国社会科学报》2014年9月12日

(58)葛剑雄：《Φ国历史地图：从传统到数字化》，《历史地理》第18辑上海人民出版社2002年版。

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