潘威 等:近20年來歷史地理信息化的發展成就

潘威 等:近20年來歷史地理信息化的發展成就
作者:潘威 王哲 滿志敏
來源:“中國歷史地理論叢”微信公眾號
原文刊載於《中國歷史地理論叢》2020年第1輯

一、引言

歷史地理信息化是歷史地理學中較為年輕的一個研究方向,在中國發展時間僅有20餘年。關於歷史地理信息化的發展過程和未來展望,近年來已有多篇成果發表,對於本方向發展形成了某些基本共識,包括“中國歷史地理信息系統”的標誌性意義、GIS不是單純的製圖軟件,等等。我們認為,目前歷史地理信息化(HGI)可定義為:基於各類歷史文獻記錄,以計算機與互聯網為主要輔助技術,在地理信息科學、統計學、數據庫技術、文本數字化處理、可視化等手段的支持下,將歷史文獻記錄轉換為各類信息的操作過程及其規範、標準與管理方案,並對轉換後信息進行呈現與分析,用以解決歷史地理學研究中的各類問題,或傳播歷史地理學研究成果。
本文既是對以往研究成果的總結,也是對現狀的分析和思考。筆者更希望本文能描畫未來歷史地理信息化發展的藍圖,對今後的研究有所啟發。

 二、歷史地理信息化概念的演化

歷史地理信息化是歷史地理學中新興的研究方向,具有歷史地理學與信息科學交叉的特徵。目前,歷史地理信息化正在被建設為歷史地理學的一個分支,一方面在構建自身的理論和方法論,一方面在向歷史地理各分支滲透。
(一)歷史地理信息化起步
1998年,美國副總統戈爾在加利福尼亞科學中心做了《數字地球:在21世紀理解我們的行星》的演講,他描繪了信息、計算機網絡在人類瞭解、應用地理知識中所能發揮的巨大作用。尤其歷史信息對“數字地球”具有的獨特作用,“不僅可以跨越不同的空間,也可以在時間線上奔馳······這條時間線可伸回很遠······”這已經具備了歷史地理信息化的基本要素——時間、空間、計算機網絡、數據。由此,歷史也成為“數字地球”的組成部分。戈爾的“數字地球”和“信息高速公路”概念的提出,很快在世界主要國家引起了反響。同年,中國國家主席江澤民也發表談話,提出建設中國地理信息產業和地理信息科學,推動國家信息產業發展。在當時國內外發展地理信息科學和產業的大背景下,軟件研製、網絡基礎建設、科研、社會普及等都得到了國家政府的大力支持,GIS學科和產業由此獲得極大發展,為歷史地理學應用GIS發展成果提供了必要條件。
“數字地球”被提出兩年後的2000年,中國的歷史地理信息化進入發展元年。在當年召開的“國際中國歷史地理學學術討論會”,葛劍雄做了題為“面向新世紀的中國歷史地理學”的大會報告,其中特別強調了引入現代科技手段對提高歷史地理學研究精度的重要性,“提高研究精度,只能寄希望於現代科學技術的進步。數字化歷史地圖的編制和中國歷史地理信息系統的創建已經提上日程”。在此次會議上,李孝聰《邁向21世紀數字化時代的中國歷史地理學》、王均等《21世紀初期歷史地理學信息化的實踐——近現代地形圖處理、專題GIS及網站建設》都專門強調了信息化手段在政區研究、古舊地圖處理等方面的重要意義。2000年的此次會議正式宣告了歷史地理學開啟信息化建設。
(二)歷史地理信息化理念的發展
對GIS手段的引入,學界普遍報以肯定和期待的態度,如葛全勝將GIS技術的引入作為20世紀曆史地理學的主要進展之一,張偉然認為GIS技術將“很大程度上重塑了歷史地理學的研究理念”。近5年來,隨著歷史地理信息化實踐的深入,對其發展史、研究理念、概念內涵與外延的討論也漸趨深入細緻。2014年以來,潘威、申斌、張萍等都探討了歷史地理信息化發展的經驗與展望。目前,學界普遍認為:包括歷史地理學在內的歷史學研究向縱深發展離不開GIS支持,HGI不能脫離歷史地理學的問題體系。復旦大學滿志敏是歷史地理信息化重要的開拓者和奠基人,他更注意GIS應用中的一些具體問題,比如歷史地理數據整編思想、GIS與歷史文獻在具體研究上的結合方式等,這類工作對研究實踐的針對性更強。因此,這類實證性的研究實際上也發揮了構建方法論原理的作用。
HGI理念在近20年發展過程大致如下:2000年“歷史地理信息化”被提出時,其特指利用GIS軟件進行“數字化歷史地圖的編制”和歷史地理信息系統平臺的搭建。2002年,滿志敏初步明確了以GIS建設與應用為主的發展方向,其內涵被擴展為“利用信息化手段、豐富研究資料來源”,HGI不僅是輔助性手段,更應成為一種研究方法。2012年,潘威提出歷史地理信息化的外延應擴展為“地理信息科學的一類”。2014年之後,陳剛、潘威等提出了結合“數字人文”(DH)與GIS的歷史地理信息化建設方向。2018年,“歷史地理信息化2.0”概念被提出,HGI與個性化的研究結合更加緊密。HGI日益貼近個人化研究,通過擴大技術手段邊界,囊括更多相關學科的技術體系,以符合歷史地理學界內差異日漸擴大的實際情況。同時,其外延也從製圖擴大為數據重建工具、分析工具,成為歷史地理研究實踐中不可缺少的輔助手段、研究工具和思維方式。

三、歷史地理信息化進展

20世紀90年代末歷史地理學開始引入GIS、網絡數據庫等技術手段之後,其發展在2010年之後開始加速,2015年則有一次明顯躍升,在繼續強調基礎工作的基礎上,信息化成果類型多樣、專業化程度提高、在輔助製圖基礎上開始探索多種量化分析手段的使用。其進展具體體現在以下四個方面:
(一)系統搭建
歷史地理信息系統既是HGI工作的重要目標,也是傳播歷史地理學研究成果的主要載體,還是實現數據管理和加工的工具。國內外較有代表性的成果包括:美國哈佛大學的CBDB(中國曆代人物傳記數據庫)、英國朴茨茅斯大學的Great Britain Historical Geographical Information System、美國明尼蘇達人口中心的National Historical Geographic Information System,美國哈佛大學的World—map系統、紐約公共圖書館開發的紐約城市歷史地理信息系統項目,以及中國臺灣“中央研究院”的CCTS(中華文明之時空基礎架構)系統等。
1.CHGIS及其相關產品
CHGIS是具有里程碑意義的歷史地理信息化產品,2019年,葛劍雄在接受某媒體採訪時表示“中國歷史地理信息系統達到了世界先進水平”,CHGIS的成功是值得中國歷史地理學界自豪的成就,是歷史地理信息化建設20餘年不斷堅持所取得的成就。CHGIS所採用的“生存期”“尺度”以及歷史地名錶格的基本結構等,都對之後的HGI發展產生了重要影響。在CHGIS基礎上建設的CPGIS(中國人口歷史地理信息系統),利用CHGIS的政區數據,展現了多個歷史斷面下中國人口分佈的空間特徵。此外,復旦大學歷史地理研究中心擬建設的“古舊地圖發佈平臺”也與CHGIS項目具有密切的關係。
2.對國家“一帶一路”倡議的響應
2013年,國家提出“一帶一路”倡議,歷史地理學界對此項國家重大決策做出了積極回應,利用GIS進行“絲綢之路”時空過程的研究。
2014年,復旦大學侯楊方的“絲綢之路地理信息系統”發佈,這一系統是國內首項“絲綢之路”時空過程展示系統,其基礎數據來源於主持者團隊的實地調查。為確認“絲綢之路”的具體路線,侯楊方曾數次實地考察帕米爾高原、中亞河中地區等,履勘多條交通路線,是迄今為止中國學者對於帕米爾區域最為系統的實地調查。按侯楊方自己的說法,這一工作實現了在“米”級精度上覆原帕米爾地區的“絲綢之路”。
首都師範大學張萍與陝西師範大學出版總社共同搭建的“絲綢之路歷史地理信息開放平臺”則更加強調了歷史信息的全面性與平臺功能的多樣性以及系統的可擴展性。2017年,這一平臺在首都師範大學正式發佈,成為歷史地理學界又一項重要的信息化成果。該平臺具備歷史地名、水環境、土地利用、經濟交通、宗教文化等多項專題數據集,具有柵格資料自動配準、面積計算、雙向信息查詢、多元資料管理、三維數據顯示等多種功能。從平臺功能性而言,是目前中國歷史地理學界功能最為卓越的信息化產品,從功能角度而言,這一平臺對今後的歷史地理信息化產品的功能設計起到了示範作用。雲南大學2019年啟動的“南方絲路歷史地理信息平臺”由成一農主持開發,該平臺源於“歷史上北方、南方和海上絲綢之路的互動關係研究及數據庫建設”(國家社會科學基金重大項目,2018年)。該平臺試圖在方國瑜《中國歷史地圖集》西南部分、陸韌“‘中國歷史地理信息系統’西南地區資料”等基礎上,利用GIS技術復原、呈現過去2000年間“南方絲綢之路”演變過程。
3.其他獨立性的歷史地理信息化平臺
2006年,南京大學陳剛開始研製“六朝建康歷史地理信息系統”,2012年階段性成果發表。近年來,該系統時間範圍被下延到民國時期,數據類型也從單一的城市設施擴展到南京歷史上重要事件的時空過程。該系統成為了解、研究南京歷史的重要工具,在教學、科研和政策諮詢方面發揮了極大作用。
2014年,中國人民大學夏明方主持的“清代災荒紀年信息集成數據庫”(國家社會科學基金重大項目)啟動,在2014年已經完成了原始記錄庫的結構設計。該數據庫藉助於人民大學災荒史研究傳統,特別是李文海在清代災荒史方面的卓越貢獻和深厚積累,不僅全面收集和整理了正史、方誌、文集、檔案等史料中的災荒記錄,而且在災荒文字記錄的數據轉換方面進行了積極探索。該平臺目前具有數據管理、查詢、地圖展示等多種功能,已經初步建成為國內最為全面的清代災荒信息管理平臺。
2016年,上海交通大學曹樹基主持的“中國歷史地圖地理信息平臺”正式發佈,該平臺第一期收錄了4000餘幅近代大比例尺地形圖,並對其進行了空間校正,可以疊加多種不同的空間數據,這在很大程度上便利了學界對這批資料的研究和利用。
2016年,河南大學與雲南大學共建“黃河雲”平臺。該平臺試圖通過構建“數字歷史河流”的虛擬水文—水利環境,提出“歷史時期地表水文過程及人文因素影響機制模擬方法”。“黃河雲”主要組成包括“一個專業歷史資料管理平臺+一個專題數據集+系列歷史信息分析和展示功能”。目前,該平臺已經建設了有關清代黃河的若干子庫,包括:黃河文獻平臺、河務官吏數據庫、河工用銀—物料數據庫、黃河歷史水文信息庫等。
2018年,浙江大學徐永明“數字人文地圖”上線發佈。該平臺是浙江大學與美國哈佛大學合作的信息化產品,其本身不具有自身數據,但提供了一個非常友好的多樣專題信息發佈環境。徐永明及其所領導的“大數據與學術地圖創新團隊”經過多年努力,組成了一支由中文學者、計算機工程人員、人文地理學者組成的跨學科團隊。目前,該平臺的數據主要包括古代作家行跡、古典文學作品分佈等信息。隨著該平臺功能與數據管理方式的不斷完善,相信未來其數據類型會日益多樣,成為國內重要的歷史文化地理信息平臺。
此外,尚未發佈但已經在實施的HGI產品還包括復旦大學王大學“慈善歷史地理信息系統”、成一農“中國輿圖數據庫”等。總之,經過20餘年的發展,以及眾多學者的不懈努力,HGI產品呈現多樣化、專業化的趨勢。未來,將會有更多的新穎HGI產品面世,滿足日益多樣化的研究需求。
(二)數據生產
歷史地理學不可能自外於時代發展,今天已經是“大數據”時代,“數據科學”被政府、學界日益重視,生產、分析、應用數據的能力成為學科生命力的重要組成部分。國際科學界重要組織Nature Publishing Group於2014年創立了Scientific Data期刊,有力地推動了國際“數據科學”的發展。而中國學術界也於2016年發佈了《中國科學數據》(中、英文網絡版),並於2018年以專輯形式發表了多項歷史地理空間數據,內容涉及歷史城市地理、歷史交通地理和歷史自然地理等方面。HGI數據有了公開發布的平臺,為歷史地理數據融入整個“數據科學”創立了條件。
1.矢量數據
以點—線—面及其組合來描述現實地理世界的數據。CHGIS是非常典型的矢量數據,這類數據在絕大多數海內外歷史地理信息化產品中都被使用。矢量數據具有製作簡單、維護簡便的優點,但其在空間計算方面的能力相對較弱。
2.格網化歷史地理數據
為彌補矢量數據在空間計算方面的不足,歷史地理學界近10年來也開始探索格網化數據的生產與應用。這其中,以中國科學院何凡能團隊的“中國歷史時期土地利用數據集”最為典型。2008年,何凡能等提出了基於歷史文獻記錄的耕地網格化數據重建方法。此外,歷史時期水環境演變研究中也嘗試生產高質量的格網化數據。格網化數據製作相對複雜,但具有容納多源數據並將其標準化處理的優勢,符合對於數據連續性與標準化的要求,為揭示地表覆蓋的空間形態帶來了很大便利。
3.點—軸歷史地理數據
近代貿易時空數據具有“節點”性質的港口與具有“軸”性質的港口間貿易關係組合而成,在空間結構上形成了典型的“度—簇”結構,這一結構在表現“點—點”之間的某種關係方面具有很強的實用性。國內外學者基於圖論和拓撲學等已經總結了複雜空間網絡的分析方法並總結出“Scale-free”“小世界”“H-S”等眾多模型。隨著歷史地理學中“點—軸”數據的普及,這些模型將在抽象空間網絡結構方面發揮更大作用。
(三)歷史信息挖掘與處理
歷史地理信息化的基礎是對史料的應用,針對史料文本本身的信息化處理非常重要,但這一點在之前的HGI建設中尚不夠重視。而“數字人文”(DH)在處理歷史文本結構上比GIS更有優勢。HGI應吸取DH這一特長,“為我所用”。
南京師範大學閭國年、江南、胡迪團隊自2010年以來就致力於歷史文獻的GIS處理方法研究,其中比較有代表性的工作包括“華夏家譜GIS平臺”“《讀史方輿紀要》空間集成方法”、通用性的歷史GIS數據模型和數據標準以及近年來對“深度學習(Deep Learning)”等AI技術在HGIS中的倡導等。該團隊將家譜數據分解為“家譜數據、時間數據、歷史地理基礎數據和古今地名數據以及各種元數據等”,這一理念和方法對於歷史地理學中的家族、移民、人口等問題的研究都有較大啟發。
古舊地圖是一類較為特殊的歷史文本。韓昭慶、王均、潘威、孫濤等都討論過古舊地圖的信息化處理方法,其中對於民國時期大比例尺軍用地形圖的處理有較為全面的討論和實踐。其中,韓昭慶於2016年提出了針對康熙《皇輿全覽圖》的數字化方案,尤其是利用數字化方法對《皇輿全覽圖》投影特徵的重新計算,在古舊地圖研究中是非常重要的創新。以往這方面的工作都是針對民國時期的地圖,這一時期的地圖,尤其是大比例尺軍用地形圖,已經有了較為明晰的數學基礎,而對於清中期之前的地圖一直缺乏較好的信息化處理方法,韓昭慶的這一工作為相關研究的開展樹立了範式。
(四)歷史地理信息化專題會議
HGI的各類專題會議為從業人員交流學科發展提供了平臺,目前有三項重要會議成為HGI的主要交流途徑。
“HGIS論壇”是目前歷史地理學界和兄弟學科共同建設的專題系列會議。2015年至今已經成功舉辦5屆,與會學者規模不斷增多,包括地理學、地理信息科學、歷史學等多個學科的學者通過此係列會議參與到HGI事業中。會議報告涉及歷史地理數據重建、歷史遺產保護、歷史地圖集編繪等多項專題。
“地理信息系統支持下的亞洲歷史網絡研究(The Asian Network of GIS—based Historical Studies,簡稱ANGIS)”於2012年6月由東京大學水島司教授發起,隨後每年在一座亞洲城市舉辦會議,目前已成功舉辦5屆。其中,2017年ANGIS廣州會議由中山大學歷史學系主辦,這是該系列學術會議首次在中國大陸城市舉辦,對於歷史地理信息化的廣大科研人員與青年學生有很大鼓舞。本次會議主題為“New Stage of GIS—based Asian Studies”,有來自日本、印度、菲律賓、越南、法國、德國和中國等國家的60多位學者提交了文章,內容涵蓋專題歷史地理研究、考古與文化遺產研究、環境與景觀變遷、空間分析與時空模擬、GIS研發與應用等各個領域。
國內大陸地區地理信息科學的學者也積極在GIS學科領域內推進HGI的建設。2017年、2018年,由華南師範大學地理系趙耀龍組織,在中國地理信息科學理論與方法學術年會上都設立了有關HGIS的專場,2017年有“歷史GIS與三維GIS”專場,2018年設立了由趙耀龍、張洪巖召集的“歷史GIS應用”專場,這為今後歷史地理學界與地理信息科學界的廣泛深入合作創立了契機。
 

四、歷史地理信息化與其他分支的關係

HGI能夠持續發展不僅取決於自身理論和技術體系的不斷更新與完善,更取決於與歷史地理學各分支的融合所能達到的程度。過去20年中,HGI已經融入了多個歷史地理分支,並有融合漸趨深入的趨勢。
(一)歷史自然地理
1.氣候變化
歷史氣候研究對GIS等信息化手段的使用時間已有近30年,其中以葛全勝、鄭景雲團隊所建設的一系列中國氣候變化數據庫為標誌性成果,其體量龐大、信息完備,是中科院地理所數十年來幾代學人對歷史氣候史料不懈整理與積累的結晶。“清代雨雪分寸數據庫”“中國物候信息庫”“中國近代氣象—水文數據庫”等多個數據庫,有力支撐了中國歷史氣候研究的不斷發展。在這些數據庫的基礎上,以郝志新為代表的新一代學者已經開始探索“氣候模擬”方法在歷史氣候研究中的應用路徑。
2000年滿志敏《光緒三年北方大旱的氣候背景》一文應被視為GIS進入歷史地理具體研究的標誌。2010年開始的復旦大學985社科創新基金項目“近300年中國東部梅雨帶推移”(主持人:滿志敏)建立了“日記氣候信息管理系統”。該系統已經收集了全國曆史日記中的氣象氣候記錄,在其基礎上可以進行中國季風雨帶推移的可視化呈現。此外,蕭凌波、張健等人在歷史上氣候與社會發展關係、物候記錄與氣候格局重建等研究中,已經養成了使用GIS手段的自覺。
氣候史料的大規模整理自1960年代至今始終持續進行,近年來,新史料的不斷髮掘更極大充實了現有的資料體系,使得歷史氣候的史料規模非常龐大。如何更快速、有效、準確提取氣候信息,日益成為歷史氣候學界所關注的問題。臺灣“中央研究院”自2014年開展的REACHES計劃,試圖利用多源史料重建過去2000年東亞地區的氣候變化過程,並嘗試以“深度學習”方法訓練計算機提取歷史文獻中的氣候記錄,可以為學界探索“人工智能”歷史氣候研究中的應用路徑。
2.河流地貌
2006年,滿志敏指出歷史河流研究應從單條河流轉向水系研究,而在這一過程中,GIS技術將發揮重要的作用。2007年,滿志敏提出了多源資料方法在歷史地貌中的應用,為高精度的歷史河流地貌研究提供了範式。2018年孫濤博士畢業論文《明清黃河故道流路變遷研究》中,利用GIS和實地考察相結合的研究方法,以GIS技術處理清代《黃河埽壩全圖》,重建了清代各河廳的界限,並藉助這一成果確定清代黃河流路的細節。潘威等則在小流域研究中探索滿志敏提出的“小區域研究信息化”的實現路徑,該團隊已經完成了1900年代以來中國多個地區農業排灌渠系的時空數據重建,為探討近百年來中國多個地區“人—水”關係的變化提供了重要的基礎數據。
3.動物分佈
2007年,張偉然就將何業恆所遺留的8000餘張動物史料卡片轉換為數據庫,開歷史動物地理研究中信息化方法應用之先聲。中國科學院大學曹志紅設計的“中國生態文明史數據庫—動物多樣性子庫”正在建設中,該數據庫將是一個集原始資料與研究於一體的綜合性歷史動物數據庫,其主旨在於支持“歷史時期人與動物關係”的研究。該數據庫可以利用可視化技術協助研究人員處理、分析龐雜的資料,推動歷史動物地理研究進展。
(二)歷史人文地理
1.歷史政治地理
歷史政治地理研究涉及政區形態、邊界等問題,因而對圖形化的需求一直較強。目前,GIS已經基本成為歷史政區圖形展示的主要手段,如2017年出版的《陝西省歷史地圖集》在繪製歷史地圖的同時,也生產了大量歷史政區數據。
2001年,王均率先撰文介紹了GIS在處理歷史政區信息中的巨大作用。近年來,中國人民大學歷史地理學團隊尤其注重信息化手段在歷史政治、政區地理研究中的使用。藉助與香港科技大學共建“《縉紳錄》數據庫”契機,人大歷史地理信息化的研究水平有了明顯提升。如胡恆《清代政區分等與官僚資源調配的量化分析》一文,在清代政區的GIS數據支持下,展示了州縣“衝繁難疲”等級的空間分佈情況,從地理視角重新認識清代的政區分等問題,是歷史政治地理研究中使用GIS手段較為成功的個案。《清史研究》於2018年底舉辦了“《縉紳錄》數據”專欄,共收錄有5篇文章,其中就有對晚清政治地理的關注。2019年6月,中國人民大學主持的“清史數據共享平臺”上線,標誌著歷史政治地理正式步入“數字時代”。
2.歷史經濟地理
歷史經濟地理是目前歷史地理學分支中使用信息化手段較多的研究方向,近10年來,歷史經濟地理尤其強調空間分析方法的應用。復旦大學吳松弟團隊近20年來致力於中國近代化的空間過程研究,該團隊秉持“傳統研究與新技術運用結合”的工作方式,在其成果中,利用GIS手段表達經貿體系的時空結構已經成為常規性方法。華東師範大學王列輝在進行海運網絡的研究中使用GIS技術呈現海洋貿易網絡的時空變化過程。2017年,餘開亮在GIS環境下采用“空間自相關”方法對清代各府糧食價格進行了空間統計,揭示乾隆朝中後期各地糧價空間自相關性的急劇下降現象。
3.歷史城市地理
成一農自2003年就著手“中國古代城市地理信息系統(明清卷)”的構建,該系統以明清時期行政區劃為基礎,重建了全國範圍內各大中城市的景觀要素(城牆、廟學)的時空分佈。
法國學者安克強一直致力於“上海學”研究,在其工作中GIS已經成為常規手段。國內學者,如張曉虹、吳俊範以及丁雁南、牟振宇、羅婧等學者也已經將GIS等信息化手段作為常規研究方法,用多種空間圖形和時空數據展現城市的地理空間、經濟空間和社會空間的變化,其中尤以近代以來上海城市化過程的研究最為系統、翔實。其中,羅婧等已經於2015年開始嘗試“三維建模”方法在上海近代“天際線”變化中的研究。2011年左右,陝西師範大學肖愛玲開始實施“西安城市歷史地理信息系統”。2014年開始,中山大學謝湜主持的“汕頭歷史地理信息系統”利用近代實測地籍圖,展現了近代開埠港口的城市商業環境與社會變化。此外河南大學吳朋飛對歷史上開封與黃河關係的研究,也大量使用了GIS技術。
4.歷史人口地理
復旦大學路偉東多年來一直致力於歷史地理信息化研究,其在歷史人口地理研究中積極探索GIS的應用,是歷史人口地理學界內使用信息化手段的代表性學者。2003年開始,路偉東就嘗試使用GIS表現清代西北迴民的分佈現象;2012年,路偉東著手建立“回民歷史人口數據庫”;2014年,其提出了利用GIS方法進行“小概率”歷史事件的研究方法,在清代回民進士的研究中,路偉東展示了“標準差橢圓(Standard Deviational Ellipse)”模型的應用方式。2016年,河南大學武強利用“Gibbs—Mirtin多樣化指數”、RCI係數等工具,在GIS技術支持下對明清時期河南的進士空間格局進行了分析。

五、手段與視野創新

近5年來,HGI的研究手段日漸豐富,在不斷開發GIS軟件各類功能的同時,也將數據庫、虛擬現實、網絡分析等技術納入進HGI的範疇。同時,歷史地理信息化的研究視野不僅侷限於中國,而且已經注意到進行跨國研究。研究手段多樣化、個性化與視野國際化將成為HGI未來5年的主題。
(一)三維技術的應用
1.地形數據的應用
三維技術(3D)在地理學界已經被較為普遍應用於各項研究,包括地形建模、城市建模、水文模擬等,都需要三維技術的支持。在GIS軟件中提供了較為便捷的三維建模操作,使得操作過程本身較為便捷。2009年,滿志敏樹立了地形數據和歷史記錄融合的範式。此項工作在歷史自然地理與歷史地理信息化領域都取得了廣泛的認同與好評,此後地形數據在歷史地理研究中的使用漸趨廣泛。並從單一使用衛星地形影像開始轉向個性化的歷史三維地形模型構建。
中國西部山區廣佈,三維地形模型具有廣泛的應用前景。“黃河雲”平臺中的“黃土高原水土保持歷史地理信息系統”,就利用“表面分析”功能構建了民國時期天水、荊峪溝等早期水保實驗場的三維模型。王芳等在《三維技術在歷史地貌研究中的應用試驗——1935年以來新疆博斯騰湖變化》一文中,利用博湖湖盆高程數據,結合1930年代地形圖,構建了博湖的三維模型,該模型仍比較粗糙,僅是初步嘗試了3D模型方法在歷史湖泊變遷中的應用方式。此項技術目前仍需進一步標準化和規範化,成熟之後,該技術可以展現山地、水域等地理要素的立體形態變化,輔助研究者從更為全面地角度觀察研究對象的變化過程。
2.“三維建模”
三維技術深入歷史地理學研究得益於近10年來手持式3D掃描儀和Smart3D等軟件的出現。這一技術的出現滿足了學界對於器物、工程設施等物體的計算機建模需求。在歷史地理學界內,三維建模技術起步雖然較晚,大致在2015年前後方才被正式使用,但在處理史料、支持研究者決策方面已經展現了其巨大的潛能。
陳剛在“六朝建康地理信息平臺”中利用激光三維掃描對南京附近古代陵墓進行了三維建模。在平臺中,使用者和研究者可以在虛擬實景內對這些陵墓的結構、佈局、建築特色等進行多角度、全方位的觀察,可以使研究者不必親身前往實地,藉助計算機從藝術史、建築史、景觀史等不同學科角度對南京六朝時期陵寢遺址進行研究。在“黃河雲”中,開發者嘗試了用建築建模軟件處理民國時期的水利工程藍圖,在計算機環境下生成三維工程模型。在平臺中,用戶可以將三維工程模型導入其所在地的地形模型,從而使“黃河雲”具有融合三維工程模型和地形數據的功能。2017年,藍圖等基於實地調查與文獻記錄,重建了甘肅永泰城明清時期的城市水利結構,並在此基礎上討論了永泰一帶水利建設與沙漠化的關係。
今後,如果能將其操作進一步標準化,形成功能模塊,便利不同計算機水平的用戶使用,那麼在區域水利史、環境史等方面,這一技術將擁有很大的應用前景。
(二)歷史數據可視化
Bodenhamer教授於2007年提出了“深度製圖(deep mapping)”,利用數字和空間技術進行“空間敘事(spatial narratives)”,在技術上營造一個開放的、可視化的並具有體驗性的虛擬空間。相較於歐美國家,國內歷史地理學界在可視化方案的設計、製作與應用方面仍存在不小的差距。本文可視化(visualization)是指歷史地理信息化工作中基於複雜符號系統的專題信息表達方式。近年來,歷史地理學界也開始意識到可視化方案的重要性。王哲在2017年曾經梳理過歷史空間數據可視化自19世紀前期以來的發端與流變。天津大學何捷曾較為系統地介紹過21世紀以來國內外“數字人文”領域的主要可視化成果與方案,認為“隨著分析方法的多元化,文本信息的時空屬性隨著可視化能力的增強和GIS技術的普及,逐漸成為歷史文本語義表達中的熱點”。
追求更好的視覺表達效果是歷史地理信息化的一貫追求,但直到2013年,謝麗《民國時期和田河流域洛浦墾區墾荒、撂荒地的空間分佈格局——基於歷史資料的信息可視化重建》一文才明確提出了歷史資料的信息可視化概念。該文中,作者在GIS技術支持下,對新疆和田河流域的農業墾殖檔案進行可視化處理,用一系列專題地圖的方式展現民國墾殖檔案所反映的土地利用狀況,在文字記錄的可視化處理方面進行了有意義的探索。
關係型數據是時間數據、空間數據之外最重要的數據類型,也是近年來歷史地理學界較為重視的一種數據類型。這類數據所表現的是節點與節點之間的鏈接狀況,比如人群之間的社會關係、溝通狀況,城市之間的交通運輸狀況,政府組織中各部門的行政關係等,這種關係往往呈現網狀結構,因此,也可以稱其為“社交網絡”數據,這一網絡具有“生命體”特徵,即會由於一定的原因而出現結構上的變化。國內歷史地理學界對於這一數據的認知很大程度上來源於哈佛大學與北京大學共建的CBDB項目(中國曆代人物傳記數據庫),其不僅利用GIS呈現了人物的分佈、運動軌跡與區域關聯,也以網絡關係圖的方法呈現了人物間的社交關係(比如書信來往、婚姻關係、師徒關係等)。
“社交網絡”使用在近10年來開始增多。2010年,王哲、吳松弟使用了網絡可視化方法表現晚清民國時期中國境內的貿易狀況,2017年王哲又用這一方法展現了1936—1937年國內糧食貿易網絡,顯示出網絡可視化方案在歷史經濟地理研究中的巨大潛力。蘇繞繞等重建的近百年新疆渭幹—庫車綠洲的灌溉渠系變化,說明網絡可視化方法在歷史水系和水利史研究中同樣可以發揮重要作用。
基於時間數據的動態可視化方案。如果說“一圖勝千言”,那麼一段小視頻則可以“勝萬言”。移動互聯網和自媒體使視頻的製作、傳播、管理變得簡單,如“黃河雲”平臺中就以動畫方式演示了1766年以來黃河上中游多個站點的汛期徑流量變化。這方面的可視化工作需要平臺有更好的數據兼容能力與移動互聯網環境,隨著5G時代到來,這方面的工作已經基本不存在技術瓶頸,其發展前景已經可以預期。
還有一種更為複雜的可視化方法,即現在已經進入日常生活的VR技術。藉助於可穿戴式移動設備的普及,人們可以在某種虛擬空間中獲得實景體驗,但這一技術是否會融入歷史地理學目前尚無法判斷。
(三)研究視野國際化
中山大學謝湜近5年來一直致力於“僑批”文獻的數據化處理。汕頭市僑批博物館館藏僑批數量達到50000件,對其進行了高清掃描處理。中山大學、汕頭大學與汕頭市僑批博物館合作建設了“僑批數據庫”,專門管理這批寶貴的地方性史料。本數據庫擬充分利用已有的公藏機構及部分民間私人收藏的僑批原始材料,在對原始材料進行掃描的基礎上,將其記錄內容轉換為多個關係數據表,建成百年以來粵東華僑匯款數據庫。目前,項目組已為數據庫建立專門網頁,實現網上檢索和用戶資料上傳功能,並嵌入僑批時空分析工具,以有利於公眾和研究者使用,網址為http://qiaopisjk.sysu.edu.cn。該系統將有力推動環南海的華人金融、信息網絡的歷史研究。
由雲南大學、南京信息工程大學、復旦大學合作開發的“東亞歷史颱風信息平臺”同樣也具有跨國研究的特點。該項目起源於2007年滿志敏團隊對明清時期江浙沿海臺風活動的研究,2013年朝鮮、日本數據被納入,2017年至今則將重點放在收集越南、緬甸等東南亞地區的史料。目前,該項目已經基本完成了東亞地區17世紀以來的颱風頻率、路徑、強度等數據能夠展現17世紀以來遠東臺風的變化趨勢。系統目前已經完成單機版,2020年將完成網絡版。
近年來,隨著學科交流的日趨活躍,世界史學者中使用信息化手段的中青年學者和歷史地理學開始了交流。這很大程度上得益於“數字人文”在大陸興起後,原本分散的技術力量開始了初步交流與整合。比較有代表性的是南京大學王濤,其研究領域為德意志史,藉助於GIS、數據庫等技術,王濤針對中世紀德意志社會階層的認識在前人基礎上,在定量化、系統性和細節分析上,都取得了長足的進步。王濤的工作對歷史地理信息化的一個很大沖擊在於其所倡導的“Python語言編程支持下的歷史文本分析”技術,藉助於Python語言,研究者可以在絕大多數“數字人文”軟件中實現個性化的操作,滿足個人研究需要。而相比之下,歷史地理學界目前尚沒有很好的編程能力,在以往有關HGI的理論討論中,也沒有對編程能力的缺失足夠重視。此外,中山大學朱玫將朝鮮王朝戶籍文書進行數據化處理。世界史領域信息化手段的使用,使歷史地理學在未來能夠藉助信息化手段進行跨國研究,支持中國歷史地理學在世界範圍內展開工作。

六、結語

歷史地理信息化經過20餘年的發展,已經成為歷史地理學重要的研究手段之一,也是歷史地理學正在建設中的新興研究方向。復旦大學歷史地理研究所、中國人民大學歷史地理研究所、中山大學歷史地理研究所、陝西師範大學西北歷史環境與經濟社會發展研究院、上海交通大學歷史系、雲南大學歷史地理研究所等都在探索具有自身特色的歷史地理信息化建設道路。
歷史地理信息化在下一階段的發展可能需要注意以下幾個方面:(1)是否可以成立一個全國性的歷史地理信息化工作組織,在歷史地理專業委員會領導下,形成業務交流平臺,強化數據、資料和技術的交流和推廣,並支持研究生與青年科研人員參與此領域的建設與發展?(2)是否可以建設一個通用的歷史地理信息化平臺,滿足廣大歷史地理學者不同層次、不同方面的需求,使得技術門檻不再是阻礙歷史地理信息化普及的障礙?(3)是否可以共同建設與維護一個歷史地理數據的管理與發佈的網絡平臺,避免重複性建設,提高人員、資金與設備的使用效率,切實推進歷史地理信息化的創新?
總之,歷史地理信息化走過了20餘年的風雨歷程,度過了最初艱苦摸索的階段,2015年後,其發展速度明顯加快。今天,如同千禧年之際“數字地球”與“信息高速公路”理念為歷史地理信息化的起步提供了基礎條件一般,“大數據”和“移動互聯網”也已經為歷史地理信息化的進一步發展準備好了必要條件,歷史地理信息化的未來將取決於我們今天的努力。

作者單位:雲南大學歷史與檔案學院  復旦大學歷史地理研究中心

註釋從略,完整版請參考原文。
編輯:湘 宇
校審:水 壽
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