历史地理信息系统与数字人文的新探索——第八届HGIS学术沙龙综述

周明帅 张 萍

(1.北方民族大学鄂尔多斯盆地历史地理研究中心,宁夏银川 750021;2.首都师范大学历史地理研究中心,北京 100089)

随着信息化时代的到来,历史地理信息系统(HGIS)与数字人文研究已经扩展到人文社会科学的多个领域,并为史学研究带来了新的机遇和挑战。为进一步深化HGIS相关研究,加强学术交流,由中国地理学会历史地理专业委员会主办,首都师范大学历史学院、历史地理研究中心、资源环境与旅游学院等联合承办,航天宏图信息技术股份有限公司、西安云图信息技术有限公司协办的“第八届HGIS学术沙龙”于2023年6月10—11日在北京举行,来自复旦大学、北京大学、陕西师范大学、中国人民大学、厦门大学、中国科学院、中国社会科学院、首都师范大学、上海师范大学、广西师范大学等国内外高校和科研院所的百余名专家学者与会交流。中国地理学会副理事长、首都师范大学副校长李小娟教授,中国地理学会历史地理专业委员会主任、复旦大学中国历史地理研究中心教授张伟然教授,首都师范大学历史学院副院长姚百慧教授,航天宏图信息技术股份有限公司刘东升高级副总裁,西安云图信息技术有限公司张学宝总经理,中国地理学会历史地理专业委员会副主任、首都师范大学历史地理研究中心主任张萍教授分别在开、闭幕式上致辞、总结发言。本次会议围绕HGIS数据库与数据工具、古旧地图数字化研究、历史自然地理、历史人文地理等领域,对HGIS与数字人文的最新研究展开了深入交流与讨论。

一、 大 会 报 告

大会邀请了国内外十余名在历史地理与“数字人文”领域颇有建树的专家,围绕历史地理信息化的理论、实践及意义发表了演讲。中国科学院大学汪前进结合以往经验,从底图时间与绘图时间、类书中方志地图辨别、专题地图与相关事件、根据地理细微异同辨别等多个维度总结了古旧地图的鉴定方法,为古旧地图数字化提供了基本地图辨识方法。华中师范大学龚胜生基于历史时期正史、碑刻、族谱、地方志资料中的“历史人样本”,构建了中国历史人死亡寿命数据库,并详细介绍了数据库构建的缘起、意义及步骤等,强调该数据库对研究中国历史时期人寿命的长期趋势与环境关系的作用。复旦大学樊如森在系统介绍日本大阪三大工商情报机构调查资料的基础上,提出了对其进行数字化整理的具体方案。首都师范大学张萍围绕历史地理信息化的概念、内涵、方法、范畴及未来发展方向等内容,对新时期历史地理信息化与历史地理学学科发展的有机结合进行了深入思考。北京大学王长松运用空间分析方法探究北京会馆的空间分布问题以及与之相关的经济和社会因素,进一步展示了明清北京的社会空间结构。上海师范大学尹玲玲提出一种将MapGIS格式数据转换为ArcGIS格式数据的方法,较为便捷地解决了MapGIS格式地质图与ArcGIS格式地图的兼容问题。路易斯安那州立大学王法辉以广西和云南少数民族地名为例,探讨了HGIS为数字人文提供时空基础支撑的方法与途径。航天宏图信息股份有限公司刘东升在分享其公司自主研发的遥感与地理信息一体化软件PIE-Engine的同时,探讨了PIE-Engine与历史地理和数字人文有机结合的可能性。西安云图信息技术有限公司张学宝通过回顾其公司开发定制的丝绸之路历史地理信息开放平台、中国历史地理信息平台、黄河流域历史地理信息系统等案例,介绍了历史地理系统在历史地理研究、区域考古调查、文物保护等工作中的意义。

中国人民大学胡恒提出在清代职官信息全样本数据建设基础上,利用数字人文方法对清代官僚结构、空间差异、流动性与政治网络等问题展开分析,可以实现数字人文与传统史学方法的有效结合。中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心骆遥、李敬敏在考订《东西两半球图》所用投影方法的基础上,利用《坤舆万国全图》图源复原了《东西两半球图》,并指出二者图源相同。厦门大学李智君通过档案、方志、海防文集、明清舆图等相关资料,对明清南澳岛海域的海防区分界线的形成与变迁过程进行了深入探究,并厘清了南澳岛政区与海防区的空间布局。广西师范大学江田祥、李研宇详细考证和复原了明代桂林府驿站,并在梳理明代桂林府驿路线路变迁的基础上,分析了驿路变迁与地方政治的关系。北京林业大学郭巍、崔子淇依据文献资料、历史地图和历史遥感影像等相关资料,利用SegNet语义分割网络模型并结合人工目视解译技术,对长三角地区沙地圩田的时空分布特征进行了分析。兰州大学安成邦基于《新疆维吾尔自治区第三次全国文物普查资料汇编》和野外调查结果,利用核密度分析法、最邻近点指数等空间分析方法,分析了不同时期人类活动遗址的空间分布特征。中国水利水电科学研究院杜龙江在数字孪生流域技术框架下,以物探信息、空间观测数据与历史文献互为印证,对海河平原水系变迁与城镇演变过程进行了定量化、模型化研究。南京师范大学胡迪、刘龙雨、江南以大运河江苏段为例,探究了运河河道及周边环境、水利设施、水利管理和水利文化遗产等大运河数据的组织和构建方法,推动大运河时空数据建设,从而为大运河历史时期演变规律和内生动力等研究提供数据支撑。中国社会科学院孙靖国、陈雪榕以明代宣府镇所辖城堡间的方位角为研究基础,比较了实际城堡间的方位角与数字化处理、计算生成的古地图上城堡方位角,并分析其符合程度。

二、 HGIS数据库与数据工具开发运用

HGIS数据库是存储、管理和加工历史地理数据的重要载体,也是实现历史地理信息化的必然要求。遂围绕HGIS数据库的搭建和数据挖掘与处理两个议题展开讨论。

HGIS数据库搭建方面。延边大学金石柱、董振考察了延边革命老区数字化红色文化遗产资源相关技术,对革命老区红色文化资源的数据库建设进行了有力探索。首都师范大学周丙锋系统介绍了大运河大数据与服务平台(GCHGIS)的设计理念、框架结构及其应用价值。华中师范大学张涛探讨了收集整理历史瘟疫图像的必要性,并着重解读了中国历史瘟疫图像数据库的搭建方案。东南亚华人文献研究中心董维锴回顾了马来西亚铭刻文献的研究历程,同时展望了“马来西亚人文地理信息系统”(MHGIS)在铭刻资料数字化等方面的应用前景。西北大学穆蕊萍、胡鹏论述了“清代府际交通网络数据库”构建中所面临的史料来源和道路复原问题,并总结了交通网络的复原原则。上海交通大学孙艺通过地理信息系统对亚太地区的海量乙丙级战犯信息进行了加工与分析,并为相关数据库的建设提供了可供参考的作业流程。厦门大学李进辉探讨了“近代中国电报历史信息系统(TeleHGIS)”的构建标准,并以电报网络与茶叶市场的互动关系为例肯定了TeleHGIS的应用价值。

数据挖掘与处理工具方面。首都师范大学王涛结合历史学、考古学等专业的特点,设计了一套适合相关专业的课程教学方案,希望通过课程设置使更多的学科与学生了解、学习HGIS并应用到科研中。上海交通大学车群通过演示地方志研究工具(LoGaRT)从古籍文本、图像到数据库生成、数据可视化的转换过程,展现了“大数据”方法贡献于“定性”史学研究的案例。陕西师范大学张光伟从古地图、地理文本解析及二者之间的关联等入手,以GeoAI在地理空间科学中的作用为参考,探讨了历史地理学领域智能技术集成、应用的可能性。云南大学薛樵风以清代地方志中常见的村落地名文本为对象,尝试提出一套基于地理实体“古今地名匹配”算法的历史村落地名自动地理编码系统,以实现无历史地名空间库条件下的历史地名自动空间化。云南大学徐娟阐述了语料库在清代黄河研究中的必要性,从分词、词性标注等方面入手提出了一套可行的清代黄河标注语料库建设的技术规范,并以部分清代河道钱粮册语料为例进行了实证研究。复旦大学党荧以“中国历史地名在线服务系统”与“TGAZ时空地名查询辞典”两个历史地名共享平台为例,从POI数据构成、获取手段以及多源融合等角度,介绍了以CHGIS为基础的历史地名共享服务。武汉大学王舒灏以长沙国遗址出土的《舆地图》和《驻军图》为样本对象,探讨了峰顶算法在研究史地复杂网络系统中的技术价值。

该系列研究最重要的贡献有两点。一为从基础设施建设方面,包括红色文化资源、运河、瘟疫图像、马来西亚华文铭刻、战犯、电报等多个范畴实践了历史GIS的数据库功能。二为工程开发的前沿性,包括OCR、地名识别与空间化、语料库的自然语言处理、历史地名的POI服务、基于特定参数的文明演进算法等,积极倡导并鼓励研究者运用计算科学最前沿的技术与成果。

三、 古旧地图数字化研究

古旧地图中蕴含着丰富的历史地理信息,是历史地理学各领域数字化与可视化的重要文献载体。相关讨论围绕古旧地图的测绘史研究、古旧地图的绘制精度和基于古旧地图的信息化三个议题展开。

古旧地图的测绘史研究。宁夏大学李新贵回顾了中国古地图由古代发轫与演变、近代转型到现代困境的编撰历程,主张古地图分类应立足中国古地图传统文化,借鉴西方理论方法,构建中国自主的古地图知识与话语体系。广州大学郭永钦在呈现不同版本地图中地名差异的基础上,通过地图比例尺测度刻度识读以及方向、时间、里程的计算,考证了乾隆末年荷兰使团出使中国时使用的地图版本。四川大学霍仁龙利用英属印度测量局档案、近代英国所绘西藏东南地区地图资料、调查报告等,研究了19世纪英国在中国西藏东南进行非法测绘的时空过程、阶段性特征及其对这一地区地理知识体系初步形成和英国殖民侵略的影响。咸阳师范学院代剑磊详细考证了《榆林府城图》的绘制年代,并对其及《榆林河防图》《陕西榆林府图》的内在绘制关系进行了考察。西安工业大学裴欣依据档案及报刊资料,通过梳理抗战时期西京筹备委员会的地图测绘工作,探究了西京筹备委员会对近代西安地图测绘事业发展的推动作用。

古旧地图的绘制精度研究。国家基础地理信息中心宋鸿运对国家测绘档案资料馆藏1∶30万民国地形图的馆藏状况、制作年代及绘制精度进行了深入考察,并肯定了1∶30万民国地形图公开利用的社会价值。郑州大学李昊霖基于唐代以西安、宋代以开封为《禹迹图》测绘起始点的假设,通过ArcGIS配准并计算各验证点偏移量,论证出《禹迹图》始绘年代在北宋。复旦大学丁雁南、于文心利用数字高程生成三维地形及“形状上下文”算法对耶鲁大学藏《中国古航海图》进行了考察,并探究了航海图中的“山形”绘制问题。北京天域北斗文化科技集团有限公司李振德利用GIS对《乾隆十三排图》进行全图全要素数字化工作,并对清初三大实测舆图的承继关系、绘制范围与新增补范围等问题进行了阐释。复旦大学白壮壮通过梳理清代以来无定河水系的测绘编绘地图,比较配准点与实际地点的经纬度差值、偏移距离,分析了不同时代地图测绘精度的差异及原因。陕西师范大学刘赟基于标准回归分析和滑动窗口回归分析,应用MapAnalyst的扭曲格网和位移矢量方法,探讨了《汉江以北四省边舆图》的绘制精度。

基于古旧地图的信息化研究。广东省社会科学院江伟涛以十万分之一地形图为代用资料,对江南地区的市场密度、范围与半径等问题进行了空间可视化分析,并依据《广东全省地方纪要》对岭南地区的相关问题进行了研究。赣南师范大学万智巍以日军侵华军事地形图资料构建了可用于历史时期土地利用模拟城周长、城镇用地面积、城垣外建设用地情况的综合数据集,在此基础上分析了县域尺度下的土地城市化水平,并指出江西省民国时期城市用地和城市化水平数据集可以为全球环境变化模型提供直接的用地基础数据。浙江农林大学闫芳芳在“数字人文”技术支持下,通过对民国《宁夏省境黄河沿岸沟渠水道地形图》中水体(河、沟、湖、渠等)的自动化识别和提取,制作了20世纪40年代宁夏引黄灌区的水体空间数据。经分析得出,宁夏灌渠在1949年前具有显著的自然河流形态特征,显示出传统时代当地水利设施和“岁修”行为难以克服黄河流路变更频繁、河道侧向摆动、水量不稳等环境因素对灌溉的持续性影响。复旦大学张珮结合定量统计和典型案例定性分析的方法,基于《地籍图》、湖南省政府档案、调查报告和各县方志等资料,对民国时期的县城边界问题进行了系统研究。首都师范大学双静如通过陕西沿黄地区的个案研究,从历史政区地理的角度对两版陕西民国十万分之一地图的绘制精度进行了比较分析。

四、 GIS辅助历史自然地理研究

由于历史自然地理与地理学的天然“亲缘”关系,使之成为最早进行历史地理信息化及实践成果最丰富的领域之一。相关的研究议题主要围绕历史气候、河流地貌、环境变迁三个方面展开。

历史气候方面。中国人民大学萧凌波基于清前中期华北水旱灾害强度与同期移民政策调整、流民迁徙行为、东北人口增长及政区设置等信息的对比,对200余年间清政府对华北流民向东北迁徙的管理政策调整及水旱灾害在政策调整中的影响进行了全面分析,认为清政府对东北移民管理有一个曲折的发展过程。邯郸学院石国宁基于清代畜疫史料,运用GIS空间分析和数理统计分析等方法,对清代畜疫流行的时空特征及其与气候变化的关系进行了研究。首都师范大学秦豪宇通过历史文献资料及GIS的空间统计与分析技术,对明清黄河水患的时空变化与分布规律等问题进行了分析。

河流地貌方面。复旦大学柴宝惠通过整合古旧地图和Landsat系列遥感影像数据,对过去90年来上海城市土地和地表水的变化及其时空关系进行了重建与分析。广州大学刘玉青基于《广东舆地全图》中水道地理信息的古今地名考证、空间位置考订及河流流域分类,重建了晚清珠江三角洲的河网水系。广东财经大学罗聪利用民国时期甘肃实测地图,结合文献资料和古地图,重建了1644年、1779年、1938年黑河流域的河渠水道与水利工程,讨论了各时期水利工程的兴修与地方民众、聚落形态发展的关系。复旦大学鲍俊林、李明基于多源资料整理了苏沪沿海滩涂历史围垦数据序列,重建了历史垦区范围、陆缘边界、围垦规模的时空特征等,揭示了海涂历史围垦的演变过程及其机理。中国地质大学李士成等针对以往南亚历史土地利用重建研究的不足,在系统考证南亚历史人口与人均耕地面积的基础上,结合官方土地利用统计资料,估算了南亚公元640年至2016年耕地面积序列。中国科学院王亚非、何凡能综合现代遥感土地利用数据和潜在植被数据,确定美国大陆林、草地潜在分布范围,并结合已重建历史耕地网格数据,通过构建分区域、分时段间接扣减耕地的方法,重建了美国大陆过去千年的森林和草地覆被变化数据。

环境变迁方面。西北师范大学温鹏辉认为新构造运动可能是造成无定河流域地壳抬升和河流加速切割的原因,河流快速下切导致三岔河古城地下水水位的下降是元代以来三岔河古城及周边地区环境退化的重要原因。中央民族大学杨俊涛从历史地理学、历史文献学与环境考古学等角度,通过传世文献、考古资料与ArcGIS技术,对甲骨文“氵室”地望及其历史环境进行了系统考证与综合分析。牡丹江师范学院李旭龙从旅游地空间结构角度分析制约镜泊湖长期发展的影响因素,利用Dianne Dredge提出的目的地地区空间结构模型,对环镜泊湖的景观资源进行了空间结构分析与景区远期规划。

五、 GIS辅助历史人文地理研究

历史地理信息系统已在历史人文地理的多个领域铺展开来,使传统的研究手段和研究内容大为改观。这些研究议题主要围绕历史城市地理、历史交通地理、历史文化地理等多个方面展开。

历史城市地理方面。北京联合大学朱永杰在系统考证密云满城城市历史地理与军事历史地理信息的基础上,提出进一步挖掘满城相关历史地理信息、合理保护和传承其文化遗产。首都师范大学赵寰熹以清代北京城为例,借助HGIS研究视角,对清代居民的居住空间布局、日常行为空间等问题进行深入分析,进而理解历史时期居民日常生活中呈现的人地关系。湖北师范大学梁陈基于考古调查、传世文献、瓦当文字、铭文等资料,运用ArcGIS空间分析工具及数理统计方法,对西汉离宫遗址空间分布规律进行了系统研究。

历史交通地理方面。复旦大学贾沈朱、张伟然针对魏晋南北朝交通地理研究的薄弱环节,从基本思路、思维支点及预期成果等方面入手,提出了复原魏晋南北朝交通运输体系的构想。日本京都大学李文龙在重建历史时期道路网络的基础上,探讨了交通便利性与长途旅行、人口变化及社交网络之间的互动关系,进而总结了历史交通通达性的社会经济影响。伦敦大学学院李泽浩以秦直道为例,利用空间交互模型对秦汉时期河套地区城址群间的流动与秦直道北线进行比较分析。首都师范大学徐桂彬利用《邮政局所汇编》《中华邮政舆图》《新疆邮区舆图》等资料,建立了近代新疆邮政局所数量、等级变化数据集,揭示了近代新疆邮政局所的时空变动及其影响因素。

历史文化地理方面。哈尔滨工业大学刘磊等利用唐边塞诗文本数据库和GIS平台数据模型,建立起生平轨迹与地理意象之间的空间比较机制,探索了《全唐诗》边塞诗的现实空间与文学创造的意象空间的关系及其作用机制。陕西师范大学葛洲子注重10—12世纪临济僧团史复原的地理维度,并探讨了临济僧团地域扩展及空间格局变化的政治社会因素。华南师范大学刘欣欣等运用空间分析方法量化分析了康区境内藏传佛教寺院的空间分布格局与影响因素。威海山经海经文化传播公司齐成国利用卫星地理信息系统对《山海经》所在地点进行了定位,确认《东次四经》中八座山均在里海南部。

其他方面,上海师范大学张典、钟翀以宋蒙战争中的四川战区为例,利用HGIS的地理空间视角分析军事要素的空间关系,揭示了历史军事活动的发展规律。安徽师范大学程军依据地方志与档案资料,复原了抗战时期安徽省境县治迁移的时空变迁情况,并探究了县治迁移的原因。复旦大学盛灏成、吴晨勇利用USGS EROS档案中三线建设时期航拍影像制作了以影像反查为核心的“地理坐标耦合”模型,搭建了十堰市三线建设征地地理信息系统。复旦大学陈东川、段伟从中国古代漕仓的设置变化及河道的治理成本出发,分析了政府在平衡国家粮食安全中的逻辑。

综上所述,本次会议无论是规模还是涉及领域均为历次之最,体现出历史地理信息化和数字人文发展的强劲势头,并呈现出以下特点。第一,理论反思与实证研究相结合。一方面,与会学者在系统回顾历史地理信息化发展历程的同时,对于历史地理学信息化所带来的机遇与挑战进行了具体分析;另一方面,与会学者紧密围绕自身研究领域,分享了在数据平台搭建、数据挖掘与处理工具等方面的探索以及GIS辅助历史自然地理、历史人文地理研究中的最新进展,显示出信息化、数字化手段在历史地理学各个方向上的延展。第二,技术手段与学科理念相结合。与会学者一致认为以历史地理信息系统为代表的新技术手段,对历史地理学的研究方法、研究资料、分析方式和研究理念均产生了颠覆性的影响,使历史地理学研究进入新时代。第三, 史学研究与现实关怀相结合。“经世致用”是历史地理学的学科传统,无论是环境变迁、经济开发还是政区演变、旅游规划,与会学者整体具备通过史学研究为现实发展提供经验启示的学术自觉。通过本次会议,历史地理信息化的技术标准进一步规范,数字人文与历史地理学的有机结合亦为更多学者所接受。可以预见,历史地理信息化与数字人文在新时代历史地理学的发展中必将大有可为。