歷史地理信息系統(tǒng)建設是信息化時代學術發(fā)展的要求，也是歷史研究向縱深方向拓展的體現(xiàn)。作為歷史信息存儲、顯示、管理、分析系統(tǒng)，近年來，國內(nèi)相關數(shù)據(jù)平臺越建越多，地理信息系統(tǒng)(GIS)對中國史學研究的貢獻也初見成效，在歷史氣候、河流地貌、市鎮(zhèn)經(jīng)濟、鄉(xiāng)村聚落、水利社會、環(huán)境變遷、古代城市、古地圖以及歷史地理信息系統(tǒng)(HGIS)研究方法等九大領域都有突出的表現(xiàn)。GIS進入中國史學研究領域不僅帶來研究方法的變革，同時也使歷史研究理念更新，促成歷史文獻、古地圖、遙感影像、考古信息等多元史料的應用，幫助我們完成一些動態(tài)追蹤與多要素綜合性研究。當然，目前受學科界線限制，歷史地理信息平臺建設薄弱，推介手段緩慢，這些因素都成為制約GIS方法應用于中國歷史研究的瓶頸。

關鍵詞:歷史地理信息系統(tǒng) 中國史學 研究與應用

計算機、電子、網(wǎng)絡等信息技術日新月異的發(fā)展，正影響著人們生產(chǎn)、生活的方方面面。這些新的技術革命不僅應用于自然科學與工程管理，同時交叉融合于人文、社會科學，對傳統(tǒng)人文、社會科學的研究理念與方法產(chǎn)生巨大沖擊，人們利用計算機、信息技術進行問題分析與方法更新，同時形成計算機語言與思維模式，成為各學科科研當中不可或缺的手段。有學者稱計算機技術正在全方位改變著我們現(xiàn)有的學術生態(tài)，尤其各種數(shù)據(jù)庫技術，從誕生到理論研究，以及成熟的產(chǎn)品輸出，使新時期研究問題的方式、方法越來越走向綜合、多元與跨越式發(fā)展。今天計算機集成技術、關系數(shù)據(jù)庫技術、云技術等，運用于學術研究當中，被形象地稱為“泛數(shù)據(jù)研究的時代”。這一時代開啟了眾多我們過去無法想象的研究課題，實現(xiàn)了過去無法完成的研究目標，同時多學科參與也成為一種可能，歷史研究加入其中，正在形成一種潮流，一種方法，一種新的嘗試。

早在20世紀八十年代就有學者嘗試利用數(shù)據(jù)庫技術進行歷史學研究，這種數(shù)據(jù)庫大體可分為文獻數(shù)據(jù)庫、量化數(shù)據(jù)庫與空間數(shù)據(jù)庫三種類型，三種類型既相互獨立，又互相依賴，關系十分緊密。隨著信息管理內(nèi)容的不斷擴展和新技術的更新，三者相互兼容也是未來的必然趨勢。目前空間數(shù)據(jù)庫主要以地理信息系統(tǒng)技術來支撐，后者已成為空間數(shù)據(jù)管理、分析、解決問題的主要手段。那么，什么是地理信息系統(tǒng)?地理信息系統(tǒng)可以管理哪些數(shù)據(jù)?它對歷史學研究又會有哪些幫助?在當前信息時代我們應該如何發(fā)揮這一技術特長為中國史學研究拓展新方法?

一、GIS的發(fā)展進程及其學科特征

地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System和Geographical Information Science，簡稱GIS)是以計算機技術為基礎，以具有地理內(nèi)涵的空間數(shù)據(jù)為處理對象，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論、方法，采集、存儲、管理、顯示、處理、分析和輸出地理信息及其產(chǎn)品(如數(shù)字地圖)的集成型計算機信息系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)是伴隨信息化時代計算機技術的發(fā)展而興起的新興領域。

最早提出地理信息系統(tǒng)概念的是加拿大測量學家湯林森(Roger Tomlinson)，他在1963年首次使用這一術語，并于1971年建立了加拿大地理信息系統(tǒng)(CGIS)，管理和規(guī)劃本土的自然資源，這也是世界上第一個地理信息系統(tǒng)。1967年，紐約土地利用和自然資源信息系統(tǒng)也宣告建立，這是世界上較早使用地理信息系統(tǒng)管理國家土地與自然資源的系統(tǒng)平臺。早期的地理信息系統(tǒng)受技術與成本的限制，一般僅限于大型用戶使用，且主要用于計算機管理手段和輔助制圖(CAD)，尚未應用于空間分析與地學研究。20世紀80—90年代，隨著計算機普及，計算機的功能不斷升級，地理信息軟件系統(tǒng)更新速度加快，同時數(shù)字化空間數(shù)據(jù)大量增加，地理信息技術快速發(fā)展，科學工作者普遍開始利用地理信息技術進行空間分析與模型建構(gòu)，從科學的層面去審視一系列地理問題，地理信息系統(tǒng)從單純的空間數(shù)據(jù)管理發(fā)展為科學研究，概念也從過去單純的“地理信息系統(tǒng)”(Geographical Information System)發(fā)展為“地理信息科學”(Geographical Information Science)，地理信息系統(tǒng)被更廣泛地視為一門科學，科學工作者在應用計算機技術對地理信息進行存儲、管理以及提取、分析過程中提出一系列研究問題，進行科學的分析、研究與創(chuàng)新。

目前，GIS更多地是在融合和集成其他技術，以形成更為綜合性的技術系統(tǒng)，而這中間推動地理信息系統(tǒng)發(fā)展的決定性因素往往取決于計算機技術的進步以及應用領域的擴大，幾乎每一次計算機技術的進展都會帶來地理信息系統(tǒng)技術的更新，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡GIS、三維GIS等。今天，伴隨大數(shù)據(jù)與云計算等信息化手段的增強，地理信息科學的服務功能不斷加強，地理信息系統(tǒng)不僅作為空間技術、分析手段存在，還成為社會服務的重要內(nèi)容，GIS概念也被視為Geographical Information Service的英文縮寫。

現(xiàn)今已知的GIS應用領域包括有公用事業(yè)、電信、交通、城市應急管理、土地管理、城市規(guī)劃、軍事、圖書館管理、健康和保健、政治領域、景觀保護、城市與區(qū)域規(guī)劃中的土地覆蓋和土地利用監(jiān)測、國家和全球農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測與評價等。地理信息系統(tǒng)在景觀生態(tài)規(guī)劃、計算機科學、古人類學以及森林管理等領域，已經(jīng)從單一功能和較分散的系統(tǒng)發(fā)展為具有共享的、多功能的綜合性信息系統(tǒng)，這種多功能的綜合性信息系統(tǒng)將運用專家知識系統(tǒng)，進行綜合分析并做出預報和決策，向智能化發(fā)展。

由于地理信息系統(tǒng)具有獨特的管理與分析數(shù)據(jù)的功能，其在人文與社會科學領域應用也越來越廣，在經(jīng)濟學、犯罪學、公共衛(wèi)生、公共政策與規(guī)劃等領域都取得了不小的成績，建立人文與社會科學地理信息平臺受到各國政府的重視。美國加州大學圣巴巴拉分校在美國國家自然科學基金資助下成立了空間綜合社會科學研究中心(Center for Spatially Integrated Social Sciences，CSISS)，希望通過這種建設促進GIS技術在各種社會科學研究中發(fā)揮作用。英國倫敦大學學院(University College London)高級空間分析中心(Center for Advanced Spatial Analysis，CASA)，集聚GIS、地理學、經(jīng)濟學、物理學、計算機科學等多學科專家，重點研究社會經(jīng)濟系統(tǒng)在時空演變中的客觀規(guī)律及相應的政策與規(guī)劃手段。進入21世紀，地理信息系統(tǒng)已深入各行各業(yè)，乃至千家萬戶，成為人們生產(chǎn)、生活、學習和工作中不可或缺的工具和助手。

二、國際國內(nèi)大型歷史地理信息平臺的創(chuàng)建

20世紀80年代左右，歷史工作者開始嘗試將GIS技術引入歷史研究當中，其中事件發(fā)展進程、區(qū)域經(jīng)濟開發(fā)、聚落成長變遷、人群地域特征、災害或疫病的空間演進等，都需要我們對特定地域的整體把握，時間與空間就成為最基本的定位，在這些研究領域，地理信息系統(tǒng)可以發(fā)揮特長，因此，它們成為率先嘗試使用這一技術的研究領域。從地理學角度來看，人類信息中有80%與地理位置和空間分布有關，這些信息均會影響到人類的現(xiàn)實決策，歷史時期當也如此，這就為GIS應用于歷史研究提供了理論支撐。然而，GIS應用于歷史研究，要求學者必須掌握地理信息系統(tǒng)軟件應用，而20世紀80—90年代，受計算機與GIS軟件系統(tǒng)技術使用上的限制，專業(yè)技術與科研成本要求都很高。因此，早期的基礎工作主要由一些科研實力較強的研究機構(gòu)倡導，這些專業(yè)機構(gòu)借助有利的科研與計算機條件、充足的經(jīng)費支持，嘗試了一些系統(tǒng)的歷史GIS平臺開發(fā)。正是這些先行者開創(chuàng)了歷史GIS平臺，并在實踐中運用這一技術進行歷史分析，從而真正推動了歷史GIS的應用。早期歷史GIS研究者大多出自這些重量級研究機構(gòu)。

今天我們能夠了解到比較著名的國際大型HGIS平臺大體有：英國政府支持，樸茨茅斯大學主持的Great Britain Historical Geographical Information System(GBHGIS)項目、美國政府支持，由明尼蘇達人口中心(Minnesota Population Center MPC)開發(fā)的National Historical Geographic Information System、比利時根特大學的Belgian historical GIS項目。到目前為止，各個國家基本都建立了本國的歷史地理信息平臺。另外，國際上有據(jù)可查的著名專題歷史地理信息系統(tǒng)也已不少，如美國哈佛大學空間中心開發(fā)的Worldmap，美國布朗大學開發(fā)的非洲史動畫地圖集(Animated Atlas of African History 1879-2002)、美國加州大學伯克利分校開發(fā)的菲律賓文化地圖(Batanes Islands Cultural Atlas)、美國紐約公共圖書館開發(fā)的紐約城市歷史地理信息系統(tǒng)項目(The New York City Historical GIS Project)、維基百科開發(fā)的Historical Geographic Information System、瑞典于默奧大學開發(fā)的拜占庭帝國猶太社區(qū)項目(Mapping the Jewish Communities of the Byzantine Empire)、美國東海岸公共圖書館開發(fā)的弗吉尼亞1870—1935的鐵路項目(The Countryside Transformed：The Railroad and the Eastern Shore of Virginia，1870-1935)等。這些項目不下100多個，它們大都具有強大的數(shù)據(jù)庫功能和平臺開發(fā)系統(tǒng)，專題數(shù)據(jù)庫目標設定明確，數(shù)據(jù)來源多，資料系統(tǒng)，圖文并茂，地圖資源豐富。另外，HGIS項目更多注重探索重大歷史事件的時空運行規(guī)律，將歷史事件的自然背景信息耦合進系統(tǒng)，如氣候、土壤、森林等要素，以期進行綜合分析與空間模擬。其中大型國際綜合HGIS項目多包含有中國歷史地理信息，如哈佛大學的World map項目，其下就包含China map系統(tǒng)。

與中國相關的歷史地理信息平臺最著名的要數(shù)哈佛大學與復旦大學合作開發(fā)的中國歷史地理信息系統(tǒng)(China Historical GIS，CHGIS)、中國臺灣“中研院”“中華文明之時空基礎架構(gòu)(CCTS)”、香港中文大學地球信息科學研究所開發(fā)的“民國時期北京都市文化歷史地理信息數(shù)據(jù)庫”。

中國歷史地理信息系統(tǒng)(CHGIS)是以歷史政區(qū)為主要管理對象，試圖建立一套中國歷史時期政區(qū)變動連續(xù)的基礎地理信息庫，為研究者提供科研基礎數(shù)據(jù)平臺、時間統(tǒng)計、查尋工具和模型，系統(tǒng)設定從秦朝建立的公元前221年到清朝滅亡的1911年，力圖反映不同歷史時期政區(qū)的逐年變化情況，目前僅完成了部分時段的政區(qū)數(shù)據(jù)庫，提供網(wǎng)絡下載。近年來，侯楊方在此基礎之上又開發(fā)了“中國人口地理信息系統(tǒng)”、“清朝地理信息系統(tǒng)”，也已上線。

臺灣“中研院”“中華文明之時空基礎架構(gòu)”也已初具規(guī)模。它以譚其驤主編的《中國歷史地圖集》為基本地圖，提供中國從先秦到清代全部朝代和疆域圖幅，結(jié)合丁文江1930年所編《申報地圖》，構(gòu)成上下逾兩千年的中國歷代基本歷史地理底圖。以20世紀90年代1∶100萬中國數(shù)字地圖(ArcChina)作為現(xiàn)代底圖，整合臺灣“中研院”漢籍電子文獻系統(tǒng)、近史所清代糧價數(shù)據(jù)庫、中國地方志聯(lián)合目錄數(shù)據(jù)庫等，提供了具有精確空間定位、整合時間與空間屬性，方便查詢、檢索的漢學研究應用環(huán)境。

香港中文大學地球信息科學研究所開發(fā)的“民國時期北京都市文化歷史地理信息數(shù)據(jù)庫”。嘗試從歷史地理信息系統(tǒng)方法入手，考察近代都市在多元文化激蕩之下所呈現(xiàn)的文化變遷空間模式。選擇民國成立至抗戰(zhàn)軍興時期的北京市，搭建了都市形態(tài)、人口、市場、教育、公共醫(yī)療、法律、宗教文化等要素的歷史地理信息數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫希望在可靠的大比例尺地圖之上，利用地理信息系統(tǒng)表述各組數(shù)據(jù)的空間形態(tài)及其變遷，此外它還提供了地圖的在線瀏覽功能。

另外，首都師范大學歷史地理研究中心與陜西師范大學出版社聯(lián)合開發(fā)的“絲綢之路歷史地理信息開放平臺”(Silk Road Historical Geography Information Platform)也于2017年6月正式上線。該平臺集數(shù)據(jù)庫技術與模型分析于一體，針對兩千年絲綢之路沿線的生態(tài)環(huán)境、遺址遺跡、民族宗教、交通商貿(mào)、文化傳播等要素開發(fā)出一套完備的歷史地理信息數(shù)據(jù)庫，旨在反映絲綢之路沿線區(qū)域的自然與人文環(huán)境變遷過程。為有利于數(shù)據(jù)的利用，該平臺還綜合了一整套地理模型分析系統(tǒng)，包括地理剖面分析、核密度分析、緩沖區(qū)分析、時態(tài)分析、區(qū)域河網(wǎng)提取分析等，方便學者利用該平臺數(shù)據(jù)進行個性化研究。

到目前為止，中國歷史地理信息系統(tǒng)的開發(fā)和研制工作已經(jīng)取得了一定的成績，但與國際發(fā)展趨勢相比，在數(shù)據(jù)集成、分析、在線發(fā)布和共享等方面仍有很大的提升空間，這些大型項目多數(shù)以Web-GIS形式發(fā)布，使用者通過瀏覽器可以檢視歷史政區(qū)、地名、地圖，屬歷史GIS基礎平臺，相對來講，作為歷史分析工具與研究手段的GIS功能體現(xiàn)不多。

三、GIS進入中國史學的貢獻

20世紀90年代，美國學者Anne Kelly Knowles和Ian N.Greogory從個人的研究經(jīng)驗及方法出發(fā)，指出GIS在歷史研究上的優(yōu)勢，認為GIS不僅是整合史料的研究工具，也是視覺化的發(fā)布媒體，更有助于將復雜的空間技藝納入歷史分析當中，從而勾勒出GIS在歷史研究中的發(fā)展方向。這期間一系列大型歷史地理信息平臺的建立也為學者利用空間與環(huán)境基礎數(shù)據(jù)提供了基本保障，因此，一些學者開始探索將GIS手段運用到歷史分析當中，這些探路者多數(shù)都是率先進行歷史GIS平臺建設機構(gòu)的科研人員，他們解決問題的方法與對這一技術的推介成為推動歷史地理信息化建設，以及GIS輔助歷史研究的重要推手。中國歷史文獻存量豐富，區(qū)域研究與歷史地理分析時間跨度長，空間進程研究也獨具特色，這些都有助于GIS技術的應用，優(yōu)勢得天獨厚。因此，近年來這種嘗試也不斷推出，在歷史時期環(huán)境演變、河流地貌、氣候變動、水利社會、鄉(xiāng)村聚落、城市形態(tài)、傳統(tǒng)輿圖、疫病傳播等方面都取得了非常重要的突破，許多過去無法解決的難題通過GIS手段得以解決，它的開發(fā)價值也越來越受到學者的重視。

(一)歷史氣候研究。歷史氣候研究多為歷史地理學者所為，氣候變動與經(jīng)濟、民生息息相關，尤與災害互為因果。在傳統(tǒng)時期，由于缺乏器測觀察，天氣變動和重大自然災害背后的氣候過程很難復原，對氣候冷暖干濕變動也需定量分析。2000年，滿志敏發(fā)表論文《光緒三年北方大旱的氣候背景》，嘗試運用GIS規(guī)范的空間方法，以重大自然災害的歷史記錄為基礎，推演其背后的氣候背景。滿志敏在這篇文章中利用光緒三年(1877年)中國北方大旱中山西、直隸兩省各縣上報的村莊成災分數(shù)資料、次年受災蠲免州縣統(tǒng)計，結(jié)合官員旱情勘查報告，通過整理受災村莊數(shù)量，使用Kriging計算，利用等密度空間插補方法，補充空間資料之不足，制作專題地圖，展現(xiàn)了光緒時期晉、直兩省在干旱程度上的空間差異。根據(jù)重建出的旱災等級專題地圖，判斷出三個干旱中心的位置和持續(xù)時間，利用災情指數(shù)的空間差異推導出其時降雨帶在北方的推移過程，從而判斷出當年夏季風在華北地區(qū)的推進時間；也印證了此次大旱是在全球性特強ENSO事件影響下，亞洲地區(qū)的季風明顯減弱，季風雨帶推進過程與降雨過程發(fā)生變異的結(jié)果。這是利用災害史資料進行歷史時期季風氣候帶推移研究的一個很好的范例，開創(chuàng)了歷史氣候研究的新方法。近年來潘威、滿志敏等人對此項研究又有深化，利用GIS方法構(gòu)建相關數(shù)據(jù)庫，研究黃河流域、永定河區(qū)域、黃土高原水旱災害的發(fā)生頻率、河流徑流量變化等地表環(huán)境變動及其與夏季風運行的關系，在方法上亦有一定創(chuàng)新。

(二)河流地貌研究。河流地貌研究是歷史自然地理最主要的方向之一，水道變遷的復原地位尤重。至20世紀末，大多數(shù)河流水道流路變動得以廓清，但就其復原結(jié)果來說，我們?nèi)灾荒芡Ａ粼诙帱c串聯(lián)、繪制河道流路的示意圖的階段，無法確切畫出河流水道的翔實歷史地貌圖。2007年，滿志敏發(fā)表《北宋京東故道流路問題的研究》一文，滿志敏在這篇文章中提出多源資料在歷史地貌復原中的應用，利用2000年11月美國航空航天局獲取的全球大部分陸地地表高程(DEM)數(shù)據(jù)，判斷出各時期黃河河道在遙感影像上的遺跡，結(jié)合歷史文獻記載、古今地名比對，重建了黃河從東漢到北宋景祐元年(1034年)之間流經(jīng)橫隴、于今山東境內(nèi)入海的舊河道，即京東故道。該文將古黃河京東故道的具體流向定位于地貌圖上，繪出了精準的京東故道流路圖，也對史籍所載黃河流路各地點作了有效的地理定位，這是新時期歷史河流地貌學研究上的一個重大突破。滿志敏認為，現(xiàn)代遙感資料在歷史河流地貌研究中有它獨特的作用。不僅北宋京東故道，甚至橫隴、商胡、北流等故道大部分也可以在遙感資料中找到相應的痕跡，這對更精確地描述黃河河道的重要變化時期有很大幫助。新的資料來源、配合相應的研究手段，同時充分利用信息化時代帶來文獻資料獲取的快捷便利，即便傳統(tǒng)課題，一樣可以把歷史地理研究推上一個新臺階。

(三)市鎮(zhèn)經(jīng)濟研究。明清江南市鎮(zhèn)是明清經(jīng)濟史研究備受關注的話題，自20世紀二三十年代日本學者即致力于此，五六十年代，大陸學者投入更多，他們以縣為單位對各時期市鎮(zhèn)進行數(shù)量統(tǒng)計，進而分析資本主義萌而不發(fā)的原因。20世紀八十年代以后研究內(nèi)容有所豐富，多數(shù)學者將市鎮(zhèn)成長與城鎮(zhèn)化發(fā)展相聯(lián)系。以上研究進行半個多世紀，雖然各時期研究方向不同，范式有所轉(zhuǎn)換，但對資料的處理未有大的變化，囿于這種局限，研究思路難有突破。2000年以后，臺灣學者范毅軍發(fā)表了一組文章，包括《明代中葉太湖以東地區(qū)的市鎮(zhèn)發(fā)展與地區(qū)開發(fā)》、《明中葉以來江南市鎮(zhèn)的成長趨勢與擴張性質(zhì)》，后結(jié)集為專著《傳統(tǒng)市場與區(qū)域發(fā)展：明清太湖以東地區(qū)為例(1551—1861)》由臺灣聯(lián)經(jīng)出版社2005年出版。他利用太湖地區(qū)1∶5萬大比例尺地圖，將各時期市鎮(zhèn)全部標識于地圖之上，分級分區(qū)研究市鎮(zhèn)起伏與地區(qū)開發(fā)的關系，從而發(fā)現(xiàn)在明清江南地區(qū)，除個別大的市鎮(zhèn)始終保持持續(xù)增長的勢頭外，多數(shù)市鎮(zhèn)在區(qū)域開發(fā)的進程中此消彼長，起伏不斷；市鎮(zhèn)數(shù)量成長背后所隱含的性質(zhì)差異非常之大，而600年江南市鎮(zhèn)增長背后的區(qū)域發(fā)展問題才是真正值得深入探討與耐人尋味的問題，與區(qū)域城鎮(zhèn)化關系并不緊密，這就改寫了以往江南市鎮(zhèn)研究的總體結(jié)論。范毅軍此項研究采用了地理信息技術中的地理定位與區(qū)域模擬相結(jié)合的方法，目前已將此數(shù)據(jù)納入臺灣“中研院”“中華文明之時空之基礎架構(gòu)”當中。

(四)歷史時期鄉(xiāng)村聚落研究。2008年范毅軍發(fā)表論文《由兩份〈村圖〉管窺清末華北基層社會的一些斷面》。作者在這篇文章中將晚清河北非常難得的兩份村圖《青縣村圖》與《深州村圖》進行數(shù)字化，村落一一落實到大比例尺地圖之上，同時利用GIS多要素空間套疊的方法建立要素圖層，結(jié)合基本文獻史料，研究了兩縣的里社村屯、聚落形態(tài)、人口特征、地方教育、廟宇宗教、地方鄉(xiāng)紳、土地分配、集市結(jié)構(gòu)；作者嘗試利用GIS技術進行區(qū)域多要素的綜合分析方法，對晚清華北村落分布模式研究的傳統(tǒng)觀點提出質(zhì)疑；尤其對于集市的研究，作者通過集市與村落關系網(wǎng)絡的連接，以及人口密度圖套疊，展示了各種類型的市集所關聯(lián)的村落與人口關系，深入解剖了華北地區(qū)市場、聚落與人口規(guī)模之間的內(nèi)在邏輯，修正了施堅雅相關研究的傳統(tǒng)觀點。這是利用GIS技術支持聚落、鄉(xiāng)村等多要素綜合分析功能的一個有效嘗試。

(五)歷史時期水利社會研究。水利社會是近年來區(qū)域社會史關注的重要方向，中國傳統(tǒng)社會以農(nóng)為主，水利是農(nóng)業(yè)的命脈，與國家、地方、民眾的關系最為緊密，是見證國家與地方互動關系最直接的體現(xiàn)。中國臺灣學者李進億《由內(nèi)而外：后村圳灌溉區(qū)爭水事件的歷史變遷(1763—1945)》一文，討論了臺北盆地西側(cè)淡水河至大漢溪西岸平原間后村圳灌溉區(qū)自乾隆二十八年(1763)至1945年間水利沖突的演變，從中探討從傳統(tǒng)到近代水利沖突性質(zhì)的變化。作者將歷年灌溉區(qū)域與圳道變遷進行了地理定位、區(qū)分了各時期圳頭位置分布與水流河段的關系，完成埤圳主住居地分布、祖籍分布地圖、大溪流域水利系統(tǒng)取水口與抽水站分布地圖，將這些要素落實到Google Earth地貌圖上，很清晰地呈現(xiàn)出傳統(tǒng)水利開發(fā)方式與現(xiàn)代水利變化間的關系，分析了各要素間的位置關系，其與爭水區(qū)域之關連，借以呈現(xiàn)研究區(qū)與相關論述的空間特性。作者發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)水利時期，水利設施粗放，由于后村圳位居水源最末端，取水量為大溪沿岸水圳最少者，造成該區(qū)旱季引水時爭水手段最為激烈，這種水利爭端主要表現(xiàn)為村落之間的爭水，與取水方式、水流方向有很大關系。到了近代，大型水利設施開始投入，這種投入主要為政府行為，政府對灌溉區(qū)的保護成為爭水中的矛盾焦點，因此，進入近代以后，爭水由村與村之間轉(zhuǎn)變?yōu)槊癖娕c官方間的矛盾。這種研究提供給我們更加直觀與翔實的地理概念，可以說是把水利社會的研究實實在在地落到了地上，并很好地解釋了爭水與水域環(huán)境、水利技術、地域人群等的多方關聯(lián)，結(jié)論令人信服。

(六)環(huán)境變遷研究。從自然景觀到文化景觀是人類經(jīng)濟開發(fā)與環(huán)境變動的基本方向。20世紀中期侯仁之開始研究中國北方土地沙漠化，并確立了利用古城遺址進行沙漠化研究的方法論，使歷史沙漠地理學成為歷史地理學最重要的研究方向之一。新時期3S技術引入，沙漠地理學走向更清晰的研究路徑。鄧輝等人針對毛烏素沙地明清以來的沙漠化進程進行了空間模擬，利用GIS技術，將明清以來毛烏素沙地墾殖過程與土地利用方式準確落實到地圖之上，描述出明代榆林鎮(zhèn)衛(wèi)所屯田土地的利用率以及沙漠南界的變化，文獻資料與地圖影像相互參照，得出準確結(jié)論：明代毛烏素沙漠南緣軍墾并沒有造成沙漠的南移，其界線與今天大體相當。這一研究同時提醒我們，衛(wèi)所屯田是有指向性的，明代榆林鎮(zhèn)屯田方向主要集中在中、西路營堡，東路營堡屯田極少，如何理解衛(wèi)所軍鎮(zhèn)與屯田的關系是這里的一個關鍵；土地利用的形式也是重要內(nèi)容，清代陜邊形成南糧北草的土地利用方式，對于生態(tài)保護有一定作用，這些結(jié)論對于深化毛烏素沙地環(huán)境變化過程的認識有非常重要的價值。南方水鄉(xiāng)的環(huán)境變遷研究是近年的一個新方向，大量史實證明，江南地區(qū)河網(wǎng)體系改造成為江南區(qū)域環(huán)境變化的直接表現(xiàn)，圩田農(nóng)業(yè)、市鎮(zhèn)發(fā)展都是引起這種環(huán)境改觀的直接因素。在這個方面滿志敏、潘威等學者做了大量工作，如他們利用歷史時期大比例尺地圖，重建了1861—1953年長江口南支沖淤狀況，1915—1978年上海青浦區(qū)河網(wǎng)密度的變化過程，引入“格網(wǎng)體系”分析方法，對地圖數(shù)據(jù)進行提取，以等面積沙洲、河網(wǎng)密度比對的方法，分析了各時期沙洲位移、河網(wǎng)伸縮，以及其間環(huán)境變遷的方向，評估出江南水鄉(xiāng)環(huán)境變動及其作用機制。這些研究既有形態(tài)表達，又有變動趨勢的模擬，其間環(huán)境變動方向清晰可見。

(七)城市史與城市歷史地理研究。以往的城市史、城市歷史地理研究，多以文獻考據(jù)為主，集中于傳統(tǒng)城市外在形態(tài)的復原上，如城門位置、城墻厚度、城鎮(zhèn)大小等，由于研究手段與方法無法突破，對于歷史時期城市形態(tài)的變動我們一直很難說清。空間與遙感信息技術的發(fā)展給形態(tài)學研究提供了方便與可能，20世紀九十年代，李孝聰、武弘麟開始利用彩紅外航片資料，結(jié)合歷史文獻，分析了九江、安慶、蕪湖三座長江沿岸城市自明代以來的城址遷移過程，結(jié)合地貌條件、城市形態(tài)演化的時空序列，分析了明清以來城市逐步拓展的空間范圍及其與長江河道變遷的關系。張曉虹利用繪制于1855—1900年的上海城市大比例尺地圖，進行比照分析，輔之以傳統(tǒng)歷史文獻，考察了上海早期城市社會文化空間演變的過程，從而揭示出近代上海城市空間的形成與租界城市管理制度的建構(gòu)過程。類似的研究還有鄧輝等對大夏都城統(tǒng)萬城文化內(nèi)涵的分析。滿志敏根據(jù)其多年從事HGIS的技術實踐，提出在城市形態(tài)研究當中可以以道路、公用設施的覆蓋范圍作為城市的建成區(qū)，發(fā)揮GIS技術處理大批量數(shù)據(jù)的分析與演示功能，對城市空間拓展過程進行推演。他指導的博士生吳俊范以“填浜筑路”為切入點，利用GIS技術與道契資料，復原了上海城市從傳統(tǒng)農(nóng)田景觀到塘路系統(tǒng)再到城市道路演變的過程，分析了上海早期城市空間的拓展過程及驅(qū)動因素。陳俐利用道契資料，從土地使用權轉(zhuǎn)移過程中分析、定位了上海英租界開埠之前與開埠初期的城市景觀變遷。牟振宇利用這一方法復原了近代上海法租界從圩田農(nóng)業(yè)向城市區(qū)轉(zhuǎn)變的動態(tài)過程這些研究讓我們真正看到了城市形態(tài)的動態(tài)演變過程。另外，近年來一些學者還嘗試利用晚清民國城市地圖，分析城市的社會空間、階級分化、犯罪的時空特征，對城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)性變化研究又有深化。

(八)古地圖研究及其數(shù)字化。中國歷史悠久，地志學發(fā)展較早，地圖資源十分豐富，但在傳統(tǒng)研究當中，地圖作為歷史資料的利用非常有限，如何發(fā)掘這一寶藏，為歷史研究加入更清晰的空間信息，GIS技術具有得天獨厚的優(yōu)勢。2004年中國臺灣學者賴進貴等人嘗試開發(fā)《全臺前后山輿圖》并對之進行空間認知的研究。1878年編繪的《全臺前后山輿圖》是清末經(jīng)緯線網(wǎng)格地圖，其繪制背景主要為清政府“開山撫番”，對臺灣實行政治控制。雖然在此之前的康熙、乾隆年間，清帝國已于六百余地點進行經(jīng)緯度實測，其中包含臺灣的7處：澎湖島、臺灣府、鳳山縣、沙瑪磯頭、諸羅縣、淡水鎮(zhèn)、雞籠案，但實測點有限，且大部分地標點的空間關系仍借由經(jīng)驗歸納而成，與現(xiàn)代地圖存在很多偏差。賴進貴等人利用這一《輿圖》，對它進行掃描、定位、數(shù)字化、坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，與現(xiàn)代臺灣地圖套疊，從空間認知的角度解構(gòu)了這一地圖的空間利用價值。他還從方法論的角度提出，過去我們利用古地圖，沒有辦法將其“轉(zhuǎn)譯”為現(xiàn)代制圖規(guī)范下的歷史地圖，而目前有了GIS技術，可以支持我們將不同規(guī)范的地理信息圖轉(zhuǎn)換為同一量化指標之下，對一些古地圖的量化分析成為可能，這既能破譯古地圖的科學成分，也能分析時人的空間認知的過程與程度，還可提取其中信息資源，為歷史學研究增加新的內(nèi)容與資料，從而帶來更廣闊的研究空間。目前，這一研究方向已成為新時期歷史學科的一個研究亮點，一統(tǒng)圖、城鎮(zhèn)圖、地籍圖都進入學者們的研究視野，清代實測地圖、大比例尺地圖的數(shù)字化方法探討也在逐漸完善，學者們已經(jīng)摸索出一些關于清代實測輿圖、1∶5萬、1∶10萬分之地圖的數(shù)字化及其規(guī)律，為歷史地圖進入史料分析提供了可資借鑒的途徑。

(九)歷史地理信息化方法論探索。歷史地理信息系統(tǒng)從研究群體來講，已不單單是歷史地理學者的專利，區(qū)域史、城市史、考古學者都是這一利器的受益者，學術隊伍越來越龐大，但是從學科發(fā)展來看，歷史地理學者仍然是從事這一研究的主體。歷史地理學從學科屬性上來講本就屬于地理學，而近年來，地理科學在信息獲取、分析處理與成果展示等領域，GIS已成為科研必備、技術主體了。提高歷史地理問題的研究精度，集成歷史自然、人文數(shù)據(jù)，推進歷史地理環(huán)境信息的“虛擬表達”已成為學科發(fā)展的要求。編制數(shù)字化歷史地圖、創(chuàng)建中國歷史地理信息系統(tǒng)成為中國歷史地理研究的一個新的高峰。歷史地理信息數(shù)字化涉及政區(qū)、人口、經(jīng)濟、土地利用、民族、宗教、文化等方方面面，這種歷史地理信息的提取主要來源于中國傳統(tǒng)史籍，而傳統(tǒng)史籍資料多不系統(tǒng)且定性描述居多，將這些不成體系、定性描述的歷史資料轉(zhuǎn)化為可資利用的地理信息，方法問題十分重要。針對這一問題，這些年學者們也進行了一系列的嘗試，在許多方面提供了可資利用的方法。其中，滿志敏提出小區(qū)域研究的“格網(wǎng)體系”方法尤其值得推薦。格網(wǎng)體系(Grids)是目前地理學界用來進行空間數(shù)據(jù)標準化處理的主要方法之一。它將地理界面劃分成不同尺度的網(wǎng)格，以求取同等面積的要素等級、密度等，在同等面積之內(nèi)比較各要素分布的密度差別，從而評估不同地域的土地利用程度與水平。滿志敏舉例說，要分析上海地區(qū)土地利用狀況的歷史過程，需要三種專題數(shù)據(jù)的比對，水系特征、聚落變遷和城市變化。這三種不同的專題，載體數(shù)據(jù)分別為水網(wǎng)、聚落和城市建成區(qū)或街道，其在GIS空間數(shù)據(jù)中分屬點、線和面三種不同的類型。當這三個專題內(nèi)容完成后，同一空間尺度上的綜合和比較成了需要解決的問題，這就涉及比較的統(tǒng)一基礎，也就是數(shù)據(jù)的標準化處理問題。滿志敏認為，“格網(wǎng)”具有容納多源數(shù)據(jù)并將其標準化處理的優(yōu)勢，可以將歷史資料進行空間轉(zhuǎn)化并落實到同一水平上，這為揭示地表覆蓋的空間形態(tài)帶來很大便利，也是描述小區(qū)域人地關系空間過程最可行的方法。過去我們從事區(qū)域研究往往落不到地，也無法進行精確計算，格網(wǎng)體系方法恰恰能夠解決這個問題，使人類利用資源的方式與進程可以進行空間量化，這一方法的運用提高了歷史時期人地關系研究的空間與地方精度。

GIS技術運用于歷史研究還有很多方面，如考古遺址定位，敦煌文獻與地理空間，歷史人口研究、歷史時期疫病、災害研究、宗教學研究、土地利用與地籍管理研究等。目前歷史地理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為中國史學研究當中的一項重要手段，考古學、歷史地理、區(qū)域社會史學者都在使用，對這一技術的普及也在推進。

四、GIS進入中國史學的價值與發(fā)展瓶頸

地理信息系統(tǒng)是計算機技術與空間數(shù)據(jù)的結(jié)合，這種方法更新帶來史學研究形式的改進，更是史學生態(tài)的變革，它所引領的史學研究的變化是革命性的。以上多數(shù)案例都是從研究方法與解釋手段上所進行的創(chuàng)新性嘗試，但已經(jīng)讓我們看到，引入GIS技術，在許多方面解決了過去我們以傳統(tǒng)研究方法無法解決的問題，GIS方法改變了中國史學研究內(nèi)容的方方面面，它的貢獻是不容忽視的。然而，作為一種全新的技術手段，它的價值體現(xiàn)在哪些方面?面對這一變革我們又需要如何應對?

(一)如果從價值上來講，GIS技術引入中國史學研究，至少帶來以下四個方面的變革。

第一，研究方法的變革。GIS是技術手段，也是一種研究方法，它與計算機相結(jié)合，必然需要規(guī)范的語言，以保證計算機可以識別和分析。中國歷史源遠流長，文獻資料浩如煙海，但是這些傳統(tǒng)資料一貫以敘事見長，缺乏統(tǒng)計與數(shù)字記錄。因此，中國傳統(tǒng)史學往往以定性研究為主，定量分析從來不是主流，也不大容易操作。GIS技術引進中國歷史研究要求我們做的第一步便是數(shù)據(jù)的量化。具體來講，我們需要將中國傳統(tǒng)文獻資料轉(zhuǎn)化為一整套標準化的數(shù)據(jù)，確定它的空間屬性，形成圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)，建立空間數(shù)據(jù)庫。在中國歷史研究當中引入GIS技術，各種材料的分析比對，資料數(shù)字化處理是第一步，如何確定年代標準?如何進行合理的空間定位?點、線、面的復原原則等，這些方法論層面的問題都是以往我們不能想象的。復旦大學歷史地理研究中心與哈佛大學合作開發(fā)的CHGIS的一個最大貢獻就是地名“生存期”概念的提出與應用，目前已被學界廣泛認可。伴隨HGIS平臺開發(fā)的不斷深入，這些新的嘗試與標準化研究模式還會不斷出現(xiàn)。

第二，研究資料的多元。利用GIS技術進行中國史學研究，需要對歷史資料進行空間定位。具有數(shù)字化功能的古地圖、大比例尺地圖、遙感影像、地名志、可資定位的考古遺址乃至圖版照片都成為研究資料的組成部分，大大擴充了歷史研究的資料來源，形成多元史料的研究方法。從以上我們介紹的專題研究論著可以看出，目前，運用地理信息系統(tǒng)進行中國史學研究的成果，沒有一篇是單純依靠文獻資料可以完成的，基礎文獻只是其中的一個方面，遙感影像、大比例尺地圖、地名志、老照片等，這些過去不被我們看重，或者無法進入歷史視野的內(nèi)容都已成為不可或缺的史料支撐，由此衍生出諸如歷史地圖數(shù)字化、圖像史學(或形象史學)等新的研究方向；歷史地名數(shù)據(jù)庫建設也被提上日程，歷史地名學受到重視，這些新的研究領域不斷豐富著中國史學的學科內(nèi)容，使研究呈現(xiàn)出前所未有的絢爛色彩，這種學術的沖擊力是以往從來沒有發(fā)生過的。

第三，分析方式的革命。分析方式的變革主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面體現(xiàn)在歷史事件的動態(tài)追蹤上。歷史研究注重時間線索，將時間定位在一個平面，分析某一事件的發(fā)生與影響因素，社會變革的內(nèi)在機制，考證其源流與變遷，空間的、動態(tài)追蹤很難完成，跨越時空越長越難以實現(xiàn)，真正落實到地方幾乎沒有可能。但是，GIS技術的出現(xiàn)并輔助中國史學研究，在完成歷史過程動態(tài)追蹤的方向上，卻具有絕對的優(yōu)勢。利用GIS進行中國史研究，時間起止界面首先需要定位，如某一交通路線何時開辟，何時改道?政區(qū)治所變動從何時開始，到何時截止?城市形態(tài)如何一步步走到今天這個樣子?這些動態(tài)的過程都可以在歷史地理信息平臺輔助之下以時間軸的方式呈現(xiàn)，完成長時段的歷史追蹤。

分析方式的變革還表現(xiàn)在多要素的綜合分析上。事件歷史進程受多重因素影響，無論是土地墾殖、人口遷徙、聚落發(fā)展都是在特定的自然與社會環(huán)境中發(fā)生的，因此，多要素綜合分析是歷史研究所強調(diào)的，也是解釋復雜歷史過程的有效手段。以往我們很少能夠真正地將各種人文要素落實到自然環(huán)境當中，這在方法上難以實現(xiàn)。如今利用GIS技術，學者可以配合時空坐標與地圖定位，將歷史資料進行新的轉(zhuǎn)化，或者借由圖層套疊進行多要素分析，發(fā)現(xiàn)過去單純史料分析所不易觀察到的空間關系，并提供新的研究視角與觀點。研究者甚至可以進一步抽取史料中的量化數(shù)據(jù)進行空間統(tǒng)計，跨越傳統(tǒng)計量史學的局限，而且這種研究也可以完全地將歷史過程落實到地方，實現(xiàn)中國史學研究從空間到地方的轉(zhuǎn)變，不再受傳統(tǒng)史料區(qū)域分割上的記載限制，從而以各歷史時期基本經(jīng)濟區(qū)作為研究單元，進行核心區(qū)與邊緣區(qū)的比較研究。

第四，研究理念的更新。從地理信息系統(tǒng)發(fā)展的歷程來看，我們經(jīng)歷了從地理信息系統(tǒng)到地理信息科學再到地理信息服務(Geographical Information Service)三個階段。目前對于GIS進入中國歷史研究的認識，我們也從計算機輔助制圖上升到模型分析，再提升到今天研究理念的更新，這一過程受計算機軟硬件開發(fā)功能升級的影響，也是作為研究方法的地理信息系統(tǒng)本身的技術要求。GIS進入中國史學研究所帶來的研究方法、分析方式、史料運用的質(zhì)的改變，直接沖擊著我們的思維方式，讓我們不得不以全新的理念對待這種變革，數(shù)據(jù)提取更加精細化，要素表達更加準確，真正將歷史信息嵌入地理環(huán)境與山川形態(tài)當中，形成歷史分析的虛擬地球表達，從而改變過去歷史地圖的空間示意與基本趨勢的狀態(tài)描述。盡管它對我們的學術提出了更高的要求，但這種全新視角的引入往往能夠改寫以往的研究結(jié)論，令人耳目一新，成為推動學術進步的源泉。

(二)GIS技術運用于中國史學研究存在以下瓶頸。

GIS技術對于中國歷史研究具有重要意義，但毋庸置疑，在當今中國史研究當中運用還十分有限。制約其發(fā)展的因素有很多，歸納起來，最重要的應該是以下兩個方面。

第一，受學者學科界限的限制。運用GIS技術進行中國史學研究，毫無疑問對從事這一研究的學者自身素質(zhì)要求很高。首先，研究者必須有深厚的史學功底，掌握中國史學的研究方法，尤其了解中國歷史文獻的特征，善于從歷史資料中提取有價值的數(shù)據(jù)并為研究服務，了解中國史學研究的核心問題，針對目標有的放矢。目前從事這一研究的學者群體大抵包括歷史學、地理學、歷史地理學領域的學者，問題的關注點存在一定的差異，由于不同學者所受學術訓練有異，對史料的處理方式也有所不同，其中提取數(shù)據(jù)的準確與否直接關系到研究結(jié)論是否可靠，也就影響到研究成果的學術質(zhì)量。就目前產(chǎn)出的部分學術成果來看，許多研究結(jié)論不能令中國史學者信服，處理史料的粗疏是其中重要原因。

其次，從事此項研究的學者還必須掌握GIS技術，當然，與相關技術人員合作也是一條非常有效的途徑，但了解這一技術，掌握其基本原理是必不可少的。而目前國內(nèi)歷史學科對于GIS技術的普及程度還不高，多數(shù)歷史學院并不開設這樣的課程，學科交叉程度很低，這些都制約了歷史學者應用這一技術。臺灣地區(qū)的許多高校、科研院所近些年走在了前面，許多歷史專業(yè)都開設了相關課程，有些學校雖未有GIS課程開設，但也舉辦了相關的工作坊，在歷史專業(yè)普及GIS技術。如臺灣“中研院”、臺灣大學、彰化師范大學、東華大學、東吳大學均曾舉辦將GIS應用于人文研究的工作坊。彰化師范大學歷史學研究所、中興大學人文數(shù)位典藏與加值應用學科、東吳大學歷史系、臺北大學歷史學系、東華大學臺灣文化學系、臺北市立大學歷史與地理學系、臺南大學文化與自然資源學系都開設有GIS相關課程。據(jù)李宗信、顧雅文統(tǒng)計，近二十年來臺灣地區(qū)利用GIS技術進行臺灣區(qū)域史研究的成果達200余篇，分別集中于族群與地權、水利研究、宗教活動三大方向，大大推進了臺灣地區(qū)歷史地理信息系統(tǒng)的建設與研究，許多研究內(nèi)容在方法論上起到了示范的作用。未來中國高校歷史學專業(yè)開設相關的選修課程，讓歷史學者真正地了解它、應用它，這是推動其發(fā)展的一個重要途徑。

第二，中國歷史GIS基礎平臺缺乏。正如我們進行空間與區(qū)域研究首先需要一幅歷史地圖一樣，運用歷史GIS，我們同樣需要將歷史要素落實到地圖之上，基礎的歷史地理信息平臺十分重要。而目前國內(nèi)這樣的平臺還非常缺乏。復旦大學歷史地理研究中心與哈佛大學合作開發(fā)的CHGIS，其主要目的就是希望研制一套集史料、檔案、數(shù)據(jù)、圖像于一體的開放的地圖和數(shù)據(jù)平臺，以供學界共享。但目前只進行了部分政區(qū)數(shù)據(jù)庫的建設，距離當初的設想距離還很遠。除此之外，國內(nèi)正在開展的工作主要有北京大學城市與環(huán)境學院唐曉峰于2010年主持的“北京歷史文化地理信息系統(tǒng)”項目、2012年中國人民大學華林甫主持的國家社科重大項目“清史地圖集”、華中師范大學城市與環(huán)境學院龔勝生主持的“中國疫災歷史地圖集”，它們分別構(gòu)建了專題的地理信息數(shù)據(jù)庫。北京大學城市與環(huán)境學院韓茂莉2013年主持的國家社科重大項目“中國農(nóng)業(yè)歷史地圖集”，目前正在建設中國農(nóng)業(yè)歷史地理信息數(shù)據(jù)庫。另外，還有首都師范大學歷史學院張萍主持的2014年國家社科重大項目“絲綢之路歷史地理信息系統(tǒng)”、復旦大學歷史地理研究中心周振鶴2015年主持的國家社科重大項目“中國現(xiàn)當代行政區(qū)劃基礎信息平臺建設(1912—2013)”。這些項目大多還在進行中，多數(shù)還未形成數(shù)據(jù)發(fā)表。

GIS進入中國史學研究領域已近30年，其作為分析工具與研究手段，初見成效，所取得的成績也有目共睹。未來如何進一步推進，使之成為史學工作者手中的利器，還需大家群策群力，共同努力；道路漫長，也問題重重，但是，從以上的總結(jié)，大家應該已經(jīng)看到GIS在解決復雜的歷史問題上所呈現(xiàn)出來的優(yōu)勢。當前許多跟蹤學術前沿的學者都已自覺不自覺地開始嘗試使用，開發(fā)數(shù)據(jù)資源、建設歷史地理信息數(shù)據(jù)庫，國家對于這些項目的支持也不斷增多。我相信在不久的將來，它的舞臺將會越來越大，空間越來越開闊，前途也會越來越好。當然，在大量分散的數(shù)據(jù)庫建設完成以后，如何將這些地理信息數(shù)據(jù)庫集中起來，進一步針對數(shù)據(jù)實行標準化處理，形成網(wǎng)絡共享資源，為大多數(shù)研究者所共用，推動歷史學信息化發(fā)展，這中間還有很長的路，需要我們進一步探索，就目前來講，無論推介手段還是應用發(fā)展都顯得進展緩慢，這些問題也需要我們進一步探討。

因篇幅所限，參考文獻及注釋皆省。