【光明學術筆談】

　　主持人語：

　　數字時代給史學研究及其方法轉變帶來極大的機遇與(yu) 挑戰。在史學領域，如果說起數字化方法開展最廣泛、應用最成熟的方向，當首推曆史地理學。這既由該學科的特點所決(jue) 定，也是重建曆史時期地理環境的學術要求使然。21世紀以來，曆史地理學者從(cong) 自然與(yu) 人文的多個(ge) 角度入手，進行曆史時期地理環境的數據生產(chan) 與(yu) 數據庫建設，構建中華文明發展的時空坐標係統，極大推動了中國數字人文事業(ye) 的發展。本期三篇文章全麵總結了近二十年來數字化方法對於(yu) 曆史地理學研究的推動，中國曆史地理信息係統（CHGIS）建設的前提與(yu) 目標，並從(cong) 學理上闡述了曆史地理數字化對於(yu) 數字人文發展的價(jia) 值與(yu) 意義(yi) 。

　　作者：張 萍（首都師範大學曆史學院教授）

　　20世紀二三十年代，以顧頡剛為(wei) 代表的禹貢學派開始了中國曆史地理學的探索之路，在譚其驤、侯仁之、史念海等的共同努力之下，中國的曆史地理學發展起來。中國曆史地理學脫胎於(yu) 傳(chuan) 統沿革地理之學，以現代地理學理論、方法為(wei) 指導，研究曆史時期中國的地理問題，將傳(chuan) 統的沿革地理轉變為(wei) 現代、科學的曆史地理，學科屬性為(wei) 之一變，研究視角與(yu) 問題更加豐(feng) 富，地理學研究方法不斷為(wei) 曆史地理研究所使用。20世紀中期，隨著航天遙感、計算機、信息技術的普及，地理信息係統（Geographic Information Science，簡稱GIS）成為(wei) 地理科學中非常重要的技術方法，在地圖處理、可視化分析、智能開發等領域產(chan) 生了巨大變化。尤其進入21世紀，計算機融合網絡信息技術，以虛擬地球為(wei) 平台，進行全球範圍地理空間數據共享的技術成熟，衛星與(yu) 遙感影像的傳(chuan) 輸，使地理學進入虛擬表達時代。而曆史地理學在古舊地圖處理、數字化發展、數據庫建設與(yu) 問題研究的路徑上也麵臨(lin) 新技術的挑戰。曆史地理學的數字化發展所帶來的改變不僅(jin) 是外在的、表達方式的變革，而且是根本性的、思維方式的轉型。

　　數字地圖：引領曆史地理的數字化變革

　　從(cong) 學理上講，數字地圖的產(chan) 生是曆史地理學走向數字化發展的必然結果。從(cong) 地圖發展的曆史來看，大體(ti) 可劃分為(wei) 四個(ge) 階段：原始地圖時期，以方位、地點標注的地圖表達，現今發現的泥版地圖、木版地圖、岩畫地圖為(wei) 其代表；古代地圖時期，傳(chuan) 統的、以位置坐標為(wei) 基礎的古代輿圖，或為(wei) 絹帛，或為(wei) 紙質地圖；現代地圖時期，吸收西方測繪技術，以大地坐標為(wei) 基準的測繪地圖，大量表現為(wei) 紙質地圖；數字地圖時期，以計算機、數據庫係統構建的地圖形式，以電腦、顯示屏呈現。可以說，在數字地圖產(chan) 生以前，無論何種介質的地圖，都可歸為(wei) 平麵的、圖像式表達，雖然測繪技術越來越精深，繪製的精度越來越高，但其本質沒有變化，數字地圖則徹底改變了地圖的表達方式。

　　數字地圖是以數字的形式記錄大地的點、線、麵，具有坐標係統，同時還擁有屬性數據，在計算機內(nei) 部以離散、有序的數據存在，呈現在電腦、顯示屏上則為(wei) 任意的地圖形式，經過計算機的處理，可以形成地理數據的統計、運算乃至分析。數字地圖是一個(ge) 係統，這是它與(yu) 以往地圖最根本的區別。

　　形成數字地圖的基礎是數據庫，因此，數據庫建設成為(wei) 構建地圖、進行地理分析以及科學研究的第一步。人文地理學需要地圖的可視化表達，自然地理或環境變遷研究需要空間模擬，這些都需要地理空間數據庫的支撐。曆史地理學在處理這一問題的過程中，也同樣麵臨(lin) 學術路徑的轉變，其中將曆史文獻轉換為(wei) 計算機可識別的數字存儲(chu) 形式，進而形成地理信息數據庫，也就成為(wei) 科學研究的第一步。因此，數字地圖的產(chan) 生是地理學乃至曆史地理學研究理念的一次革命，數字思維是其關(guan) 鍵。

　　地理信息係統：帶動曆史地理研究的精度革命

　　曆史地理數字化，地理信息係統（GIS）起到了關(guan) 鍵的作用，該係統可以融合和處理文本、矢量、柵格等多元數據，構建數據庫，進行地理空間模型分析，是曆史地理學走向數字化科研的主要工具。

　　長期以來，曆史地理研究主要依據的是曆史文獻，具有一定的局限性。例如，曆史自然地理研究當中最重要的河流地貌研究，依據曆史文獻記錄，我們(men) 隻能複原古代河流流向的地點與(yu) 方位，河流流路在兩(liang) 點之間以直線連接。河床地貌、河道位置與(yu) 高程信息無法獲取，進一步針對河流兩(liang) 岸微地貌的研究根本無從(cong) 展開。

　　遙感影像作為(wei) 一種圖像記錄，形態特征保留充分。遙感影像是一種柵格數據，通過衛星對地麵的俯視，形成地表遺跡記錄，空間分辨率高，且不受地理環境與(yu) 空間範圍的限定。同時，遙感圖像成像尺度變化範圍大，既可縱覽全貌，又能細看局部。經過計算機處理的遙感影像可以提供微地貌起伏的詳細信息，複原出來的古代河流能夠與(yu) 地貌契合，流路與(yu) 形態等得以呈現。近年來，學界將該方法運用於(yu) 黃河下遊古河道的重建，將明清以來黃河流路的變遷基本複原，為(wei) 更深入的河流地貌學研究提供了可資利用的地理數據。該方法在古代城市形態研究、交通道路係統複原中也起到了重要作用。

　　GIS模型軟件是係統中的分析工具，也是GIS的核心，可以直接生成地理信息的空間關(guan) 係、密度、坡度、形態關(guan) 係。2000年複旦大學滿誌敏教授利用清光緒三年（1877年）直隸山東(dong) 旱澇災害史料，以及朝廷對這一地區村莊災賑記載，建立時空數據庫，並利用GIS分析軟件中克裏金（Kriging）插值方法，補充史料缺載地方的旱情數值，建立起光緒三年北方大旱氣候過程的連續數據集。通過時空分析，推測出該年梅雨季節北移的天氣過程，實現了環境變遷研究由靜態描述向動態分析的轉化。這種方法對改變曆史文獻記載不係統，缺載、漏載、數據區域覆蓋不完全等情況幫助很大。

　　批量數據處理是GIS的長項。利用GIS構建曆史地理數據庫，將時空數據加以整合，以任意時期、不同比例尺形態落實到地球表麵，呈現人地關(guan) 係，探索發展規律，是進行綜合性曆史地理研究的方便之途。中國近代海關(guan) 數據係統、郵政輿圖的數字化所形成的地理空間數據庫非常典型，尤其是中國近代郵政係統，其空間布局與(yu) 近代城市、市場的空間分布直接相關(guan) ，利用近代郵政空間代替缺失的近代城市人口數據，定量分析近代城市體(ti) 係的位序規模是一種捷徑。利用郵政網點與(yu) 近代基層市場網絡重疊關(guan) 係，從(cong) 宏觀和微觀層麵還原國內(nei) 市場網絡，同時也為(wei) 全國範圍內(nei) 建構近代基層市場網絡提供了一種技術路徑。這些工作集成了龐大的曆史數據量，沒有計算機以及地理信息係統的輔助無法完成。

　　地理空間人工智能：曆史地理數字化的加速器

　　數字地圖產(chan) 生後，使紙質地圖與(yu) 之進行時空對接十分重要。尤其中國傳(chuan) 統輿圖數量大，時間跨度長，實現數字化轉換可建立時空界麵，將地理剖麵的時間軸拉長。

　　GIS技術利用該係統中的地圖空間配準功能，將古舊地圖疊加到三維地球之上，顯示其與(yu) 今天地圖之間的空間位置關(guan) 係，並進行要素提取，形成數字地圖，進行更精確的環境複原。近20年來，利用近代實測大比例尺地圖數字化，研究北京、天津、上海、南京、廣州等近代城市的空間拓展機製，形成城市形態學研究；提取地圖中的河流水係、湖泊渠道等水域麵積數據，研究區域的環境變遷，研究精度大幅提高。然而，麵對數量龐大的中國傳(chuan) 統地圖，半自動化式的地圖配準與(yu) 人工數據提取工作量巨大。

　　地理空間人工智能（GeoAI）的出現改變了以上工作模式，利用人工智能技術提取地圖數據方法不斷成熟。如近代測繪的彩色大比例尺地形圖中的顏色和空間結構信息豐(feng) 富、辨識度高，采用機器學習(xi) 與(yu) 圖像形態學方法，進行數字圖像自動化提取省時省力得多，且精度更高。提取地圖中地表水體(ti) 進行近代以來城市化進程中地表水體(ti) 變遷過程與(yu) 趨勢的研究，在上海城市環境變遷中做了有效嚐試。該方法有望為(wei) 精準複原近代以來地表覆蓋變遷，深入理解人地關(guan) 係變化提供數據和方法，更加有效和方便近代地圖數據的提取。另外，武漢大學翁子揚利用深度學習(xi) （Deeping Learning）技術，將利瑪竇《坤輿萬(wan) 國全圖》流傳(chuan) 歐洲前後歐洲流行的較典型的中國地圖進行文本識別與(yu) 標注，比較地圖中的地貌形態、海岸線輪廓、數據點分布、河網路網、城市數據，認為(wei) 利瑪竇測繪《坤輿萬(wan) 國全圖》及其引進，極大改變了歐洲對於(yu) 中國地理知識的認知，地圖精度大為(wei) 改觀。

　　人工智能應用於(yu) 曆史地理研究方興(xing) 未艾，很多工具與(yu) 研究方法都在摸索當中，相信在未來的數據挖掘、知識獲取與(yu) 提出問題上都將發揮更大的作用，應用空間更加廣闊，曆史地理數字化發展的進程與(yu) 效率也將大幅提高。

　　數字賦能：曆史地理學的新機遇與(yu) 新挑戰

　　曆史地理學走向數字化發展道路是學科本身發展趨勢使然，而數字化為(wei) 學科進步提供了更豐(feng) 厚的土壤，也展現了更廣闊的前景，對於(yu) 深化問題研究、加強學科綜合，起到了關(guan) 鍵性的作用。滿誌敏提出，在區域環境變遷研究過程中，建立包括曆史自然與(yu) 人文多元要素的地理信息數據集，利用“格網體(ti) 係”（Grids）的方法，將點、線、麵數據進行格網化處理，把過去不能進行比較的人文與(yu) 自然要素，經過標準化處理，落實到同一水平上，在同等麵積之內(nei) 比較各要素分布的密度差別，從(cong) 而評估不同地域的要素發展程度與(yu) 水平，揭示地表覆蓋的空間形態。可以說，這也是解決(jue) 曆史自然地理與(yu) 人文地理研究相互割裂問題，突破學科界限、進行曆史地理學綜合研究的一個(ge) 思路與(yu) 方法。2017年“絲(si) 綢之路曆史地理信息開放平台”網絡發布，集成了曆史上絲(si) 路沿線土地利用、河流水文、生態環境、交通商貿、城址城市等多元數據集，為(wei) 進行綜合性的人地關(guan) 係研究提供數據依據。

　　當然，就目前曆史地理數字化發展來看，也麵臨(lin) 一係列挑戰，將中國傳(chuan) 統缺乏計量的文獻史料進行數字轉換，本身就是非常艱難的攻關(guan) 。這中間需要製定數據標準、設計數據格式、進行數據編碼，從(cong) 各種文本資料中提取能夠進行時空對接的數據，其中不同的要素都有不同的格式要求。曆史地理工作者既要對中國傳(chuan) 統文獻有基本認知，還要了解數據庫建設的要求，而文本、圖像的自動化提取工具與(yu) 模型還非常不夠，人工智能的應用也才剛剛開始。

　　目前，經過20餘(yu) 年的攻關(guan) ，曆史地理研究機構與(yu) 學者已開發了諸多類型豐(feng) 富的曆史地理信息數據庫，如中國曆代人口數據庫、中國曆史農(nong) 業(ye) 地理數據庫、中國曆代疫災數據庫，清代政區數據庫、清代災荒數據庫等。一些區域或專(zhuan) 題數據庫，如西南地區、汕頭曆史地理數據庫，古代長城、運河、黃河、海上絲(si) 綢之路曆史地理數據庫也在建設當中。然而，這些分門別類數據庫的整合非常有限，單一類型的數據庫並不能很好地發揮研究的功能與(yu) 效率，整合數據庫，用好數字資源才能真正實現數字賦能，發揮大數據解決(jue) 複雜問題的功效。未來，通過合理的數據整合途徑，將形成綜合的“中國曆史地理大數據平台”，從(cong) 長時段展現中華文明時空發展的曆史進程，以有效數據開展綜合研究，切實發揮曆史地理學“有用於(yu) 世”的重要作用。

　　■本期主持：張萍（首都師範大學曆史學院教授） ■本期主題：數字化與(yu) 曆史地理學發展

　　《光明日報》（2023年09月25日 14版）