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学术视点｜历史GIS的研究现状和发展趋势

历史GIS的研究现状和发展趋势

赵耀龙,巢⼦豪.历史GIS的研究现状和发展趋势.地球信科学学报,2020,22(5)：929-944

作者简介：

赵耀龙：华南师范⼤学地理科学学院教授、博⼠⽣导师、副院长。研究⽅向为地理信科学与技术、空间综合⼈⽂学与

社会科学。

巢⼦豪：华南师范⼤学地理科学学院GIS专业博⼠研究⽣，研究⽅向为空间藏学。

摘要

历史GIS属于地理信系统（GIS）与历史学相结合的交叉研究领域，它有机地集成了GIS的技术⽅法、地理学家的空间

视⾓和历史学家的时间视⾓，量化历史时期的地理过程并构建相应的时空模型，为⾯向未来的科学预测提供研究基础。

历史GIS兴起于20世纪90年代中期，给GIS学科、历史地理学和历史学都带来了新的研究机遇与活⼒，并表现出强劲的

发展势头，但也存在⼀些尚待解决的问题。近年来，历史GIS向社会提供了⽇益丰富的历史地理信服务，并逐渐跨越

系统的技术层⾯，向着科学层⾯纵深发展。本⽂通过对国内外相关⽂献的梳理与分析，回顾了历史GIS产⽣的背景，从

数字化、数据模型、数据库建设与系统开发、空间分析和可视化5个⽅⾯综述了国内外历史GIS的研究现状。最后，从历

史资料的空间化与数字化、历史地理时空⼤数据、历史地理空间框架构建及历史地理信服务、历史地理时空过程及模

型构建、历史地理信科学和技术学科体系的形成等⾓度展望了历史GIS的发展趋势，以期为历史GIS未来的发展提供

新的研究思路。

地理学与历史学分属于对空间差异、时间分化进⾏研究的学科，⽽对历史的研究不可能完全脱离地理空间，通过侧重于

对⼈类⽣活中有形环境的研究，地理学⽇益进⼊到历史学的研究领域，并产⽣了相应的交叉研究学科。历史地理学即是

这样⼀门研究⼈类历史时期地理环境变化及其规律的学科。传统历史地理学的研究⽅法主要集中于历史⽂献资料的归纳

和演绎，缺乏现代科学技术⼿段的应⽤，较难对统计计量科学意义上的规律进⾏探讨。随着信化、智慧化技术的迅猛

发展和地球信科学的兴起，历史地理学在迎来发展机遇的同时，也⾯临着诸多挑战。如何推动传统历史地理学中研究

⽅法与科学思维在新时代的发展与创新，便是亟待解决的问题之⼀。地理信系统（GIS）应⽤现代数字化技术⼿段解

决时间和空间问题，在信化和智慧化浪潮中得到了快速发展，并⼴泛应⽤于诸多学科领域，包括历史学和地理学，历

史GIS应运⽽⽣。历史GIS集合了GIS的技术特点、地理学家的空间视⾓和历史学家的时间视⾓，通过GIS的技术⽅法将

空间和时间视⾓相结合，研究时空尺度上的变化模式。

历史GIS常被应⽤于历史地理数据的管理、处理、空间分析、可视化表达等⽅⾯，为历史学研究提供了更加⼴泛的地理

空间视⾓，并发挥出越来越重要的研究价值。①为历史学特别是历史地理⽂献中的描述性信提供了空间化和定量化处

理⽅法。②⽤于不同来源、不同类型、不同结构历史地理数据资源的有效整合，如书⾯⽂档、古地图、历史地图、现场

调查结果、考古⽂物等。通过建⽴历史GIS专题数据库，实现不同历史地理数据在同⼀个时空框架内的综合管理，有助

于历史研究的条理性与系统性。③将空间分析的概念引⼊历史研究，让历史学家们重新审视历史学中空间信的价值和

社会关系中空间要素的重要性，从历史事件的地理空间位置和时间⾓度出发，了解其时空演化过程和机制。④为传统历

史研究提供了空间可视化的表达⽅法，通过动态地图、三维GIS(3DGIS)等⼿段⽣动直观地展现历史数据的空间变化过

程。此外，历史GIS还促进了跨学科研究的发展，为来⾃历史学、地理学、测绘学、计算机科学与技术等领域的学者们

提供了合作的空间；GIS与历史学的结合还可以发现传统⽅法难以发现的历史问题，促进历史学领域潜在信的挖掘，

并帮助检测传统数据的合理性与正确性。

历史GIS的出现⽆疑为传统的历史地理研究注⼊了新的活⼒，也为GIS研究本⾝提供了⼴阔的拓展空间。然⽽，⽬前历

史GIS研究中也存在⼀些尚待解决的问题。例如，特定历史地理数据的缺失或难以量化，导致GIS功能难以充分发挥；

部分GIS的研究⽅法并不完全适⽤于历史问题的研究，需要根据具体问题进⾏修正；历史GIS中⼤量空间和属性数据的

⾼精度、规范化处理，以及数据库建设的⾼难度和⾼成本也是必须⾯对的实际问题；研究⼈员的知识结构难以满⾜历史

GIS的多学科知识背景需求，历史学者往往将GIS理解为绘制地图的软件，难以在研究中挖掘出深层的时空信等。这

些问题在⼀定程度上制约了历史学研究中GIS作⽤的发挥。另外，随着GIS逐步从信系统的技术层⾯⾛向信服务的

科学层⾯，历史GIS于历史地理学⽽⾔也不再仅仅是技术的实现，有必要构建历史地理信科学与技术的学科体系，并

为社会提供⽇益丰富的历史地理信服务。

有学者从不同学科视⾓讨论了我国历史GIS在不同时期的发展态势。如潘威等于2012年回顾了GIS引⼊我国历史地理学

界的10年发展历程；2018年，潘威提出了“数字⼈⽂”背景和⼤数据理念下我国历史地理信化的应对策略；张萍回顾了

GIS对中国历史研究的贡献和存在的问题。这些成果为历史GIS研究提供了重要参考。为全⾯借鉴国内外历史GIS的研究

经验，本⽂在回顾历史GIS产⽣背景的基础上，从数字化、数据模型、数据库与系统开发、空间分析和可视化5个⽅⾯梳

经验，本⽂在回顾历史GIS产⽣背景的基础上，从数字化、数据模型、数据库与系统开发、空间分析和可视化5个⽅⾯梳

理了国内外历史GIS的发展历程和研究进展，提出历史GIS未来值得重点关注的发展趋势，以期推动历史GIS的健康发

展。

Part1

历史GIS产⽣的背景

1.1国际上历史GIS产⽣的背景

历史地理学界提出将研究对象的时间和空间属性相结合始于20世纪初期。英国历史地理学家Darby于1936年提出的“横

剖⾯法”，以时间序列中多个地理空间剖⾯展⽰了空间随着时间发⽣的变化。20世纪50年代，历史地理学界兴起了“定量

⾰命”，不再局限于定性描述的研究⽅法，⽽是强调对研究对象的定量分析。20世纪80年代，数据库技术开始与历史学

研究相结合。同⼀时期，GIS技术得到飞速发展，并被引⼊历史研究领域，开始⽤以研究历史事件发展进程、区域经济

开发、聚落成长变迁、⼈地域特征、灾害或疫病的空间演进等。但该类研究更多关注的是地表状况的变迁，忽略了历

史地理学关⼼的历史现象更迭背后所隐藏的原因等问题，并且历史⽂献在此类研究中并未被使⽤，因此，该类研究不能

算作GIS应⽤于历史地理学领域的真正开端。

学者们普遍认为历史GIS兴起于20世纪90年代中期，认为该领域的开⼭之作是1994年Goerke的《Coordinatefor

HistoricalMaps》⼀书，该书整理了1994年于欧洲⼤学研究所举办的研讨会展⽰的⽂章。当时历史学正处于对GIS的初

步了解阶段，历史GIS发展较为缓慢。这⼀观点在Ogborn的⽂章中得到了体现，该⽂综述了1997年历史地理领域的研究

进展，但并未提及历史GIS。之后，由于GIS在历史研究领域的潜⼒，历史GIS经历了⼀个相对快速发展时期。1998年

和1999年社会科学历史协会组织的历史GIS专题会议中提到了学者们热情地参与到GIS等新⽅法的使⽤中，参与者们认

为新⼯具的使⽤同样意味着创新。Holdsworth在其2002年的⽂章中提及历史GIS，认为其是历史地理学领域⼀种新兴的

发展趋势。Baker将历史GIS描述为历史地理学领域⼀项“有趣⽽⼜富有挑战的发展”。

对历史GIS更多、更全⾯的研究主要体现在2000年以后，这⼀时期出现了许多以历史GIS为研究重点的出版物。

Knowles在2000—2008年出版了历史GIS相关专著2部和期刊论⽂2篇，包括于2002年的《PastPlace:GISforHistory》

和2008年与Hillier⼀同出版的《Placinghistory:howmaps,spatialdata,andGISarechanginghistoricalscho

larship》。Gregory在2003年发表了有关历史数据服务的《GuidetoPracticeinGIS》，并于2007年和Ell⼀同出版了

《HistoricalGIS:technologies,methodologiesandscholarship》⼀书，进⼀步普及了历史GIS的理念、技术及相关应

⽤。vonLünen和Travis于2013年出版了著作《GISandHistory:Epistemologies,Reflections,andConsiderations》该

书汇集了对多个学术领域专家的采访，分享了他们多年的经验和历史学者们为何应该接受GIS的思考。期刊⽅⾯，

《SocialScienceHistory》在2000年的第24卷第3期中⾸先推出了历史GIS的专刊。《HistoryandComputing》和

《HistoricalGeography》也分别在2003年第13卷第1期和2005年第33卷中推出了历史GIS专刊。诸多刊物与⽂章的问

世标志着历史GIS进⼊了快速发展时期。历史地理学者Knowles承认历史GIS的巨⼤进步，但也指出历史GIS距最初的期

望值还相距甚。并且GIS为历史研究带来了哪些东西，其局限⼜有哪些，这些都没有形成普遍可接受的观点。

1.2

国内历史GIS产⽣的背景

拥有悠久的历史⽂明使我国在古代地理学领域长期处于东亚领先地位，但在历史地理学领域⽇本起步更早，且领先于我

国。“历史地理”这⼀名词于20世纪初由⽇本传⼊我国。1935年“，历史地理”被顾颉刚、谭其骧创办的《禹贡》杂志⽤作

英⽂刊名，由此扎根于国内学术界。2000年，冯仁国指出了国内历史地理学发展所遇到的问题，即历史地理学领域的技

术⼿段滞后，与地理学主流发展相距甚远，仍停留在利⽤传统地图学法和事件枚举法来进⾏研究分析的阶段。同年，针

对这⼀问题，中国历史地理国际研讨会在云南⼤学召开，会上着重讨论了领域内新兴的GIS技术。葛剑雄于会议中指

出，需凭借现代化的⾼科技⼿段来提⾼历史地理学研究的精度。编绘数字历史地图，创建中国历史GIS的⼯作开始提上

⽇程。相较于其他国家，我国发展历史GIS具有得天独厚的优势，所拥有的不同历史时期的⽓候、⼈⼝、经济、耕地、

赋税等连续历史⽂字记录为发展历史GIS奠定了坚实的数据基础。

有学者认为，我国历史GIS的开拓者为复旦⼤学历史地理研究中⼼的满志敏，其在历史⾃然地理领域尝试将GIS与历史

⽂献相结合。满志敏于2000年发表的⽂章《光绪三年北⽅⼤旱的⽓候背景》被视为是国内GIS与历史地理研究相结合的

开⼭之作。该⽂基于历史⽂献资料构建专题空间模型，⽤于模拟历史时期的地理现象，有着较⾼的研究起点。2001年，

复旦⼤学历史地理研究所与美国哈佛⼤学等机构合作，在谭其骧主编的《中国历史地图集》基础上，开发了“中国历史

地理信系统”（ChinaHistoricalGeographicInformationSystem，CHGIS），建⽴了⼀套中国历史时期连续变化、开

放的基础地理信数据库。这⼀项⽬的启动标志着我国历史地理学信化时代的到来。2007年，葛全胜等在总结我国现

代历史地理学不同的发展阶段时提到了信技术的引⼊时期，表达了当时历史地理学界对提⾼研究成果定量化程度和精

确性的迫切需求，并介绍了历史GIS在国内取得的突破性进展。⾃此，历史GIS的研究在国内逐步展开。然⽽，仍有学

者并没有真正理解历史GIS研究及技术背后的思考与判断，⽽是将其认为是由计算机操作的绘图⼯具，可见学界对历史

者并没有真正理解历史GIS研究及技术背后的思考与判断，⽽是将其认为是由计算机操作的绘图⼯具，可见学界对历史

GIS的认知仍不深刻。

与国外期刊相继推出历史GIS专刊相⽐，国内期刊对历史GIS的重视程度相对较低。截⾄⽬前，未有期刊出版过历史GIS

专刊，相关⽂章也相对较少。

近年来，历史GIS的发展⽇益受到国内学术界的普遍重视。中国地理学会历史地理专业委员会和复旦⼤学历史地理研究

中⼼于2015年举办了第⼀届“历史地理信系统HGIS沙龙”，之后每年举办⼀次。中国地理信科学理论与⽅法学术年

会也曾多次组织了历史GIS分会场。

Part2

历史GIS研究的现状

2.1历史地理信的数字化

地图是历史地理学的重要组成部分，其载体形式经历了从传统的⽯质、帛质、纸质等到数字化的转变。GIS具有空间表

现⼒强、信存储量⼤的特点，能够实现把历史上传统的地理空间信描述⽅法和内容，转移到以地理空间坐标为基础

的现代地图上，以数字化的形式再现。历史地理信的数字化即是对历史地理信由纸质或其它载体转化为数字形式的

技术过程，有助于推动历史地理信的深度挖掘和利⽤。

在国外，Spence于2000年在其专著中论述了历史地理信数字化的潜⼒。他将伦敦17世纪90年代的⾏政地理学数据与

税收数据相结合进⾏数字化，使⽤专题地图来探索这⼀时期伦敦地理的不同领域，包括营业租⾦、家庭密度与租⾦、按

性别的家庭分布等，发现了数据中隐藏的空间模式。Baily等致⼒于将英国20世纪30⾄40年代开展的⾸次⼟地利⽤测绘

图进⾏数字化，并评价了该半⾃动化程序的数字化精度。Scholzel等开发了新的算法和数字化软件，给历史地理信的

数字化技术带来了⾰新，实现了对投影信模糊的历史地图进⾏数字化的功能。被引⼊历史地理信的数字化领域

后，GIS也被⼴泛⽤于数字化历史地图集的制作。GIS技术与传统制图法的结合，既保证了制图质量⼜节省了时间和⼈

⼯成本。并且，通过建⽴以⾏政边界为典型代表的不同类型数据层，将其与不同主题的属性数据相结合来制作数字化历

史地图集已成为历史地理信数字化的⼀种新模式。多个国家或地区已对既有的国家历史地图集进⾏了部分数字化⼯

作。其中，美国的“世界电⼦图书馆”（WorldDigitalLibraryMapSection）不仅存储有世界各地的历史地图千余件，还以

电⼦地图插件的形式标识出历史地图所在的地理位置，以表格的形式记录了历史地图的属性信。“欧洲历史地图资料

库”(HistoryandMapsofEurope，Euralas)以21幅历史地图表⽰欧洲和地中海盆地公元1世纪⾄20世纪的政治景观。“⾮

洲历史动态地图集”(AnimatedAtlasofAfricanHistory)以动态地图的形式展现了⾮洲⼤陆1879—2002年的领⼟变更、政

治体系变化、暴⼒冲突和经济⼈⼝等历史信。“加拿⼤历史地图集”(HistoricalAtlasofCanada)在制作第⼆卷时引⼊

GIS技术，以地图、⽂字、图表的形式展现了加拿⼤19世纪和20世纪不同的历史主题与事件。“南亚电⼦图书馆”⽹站

将“印度王国地名地图集”中的历史地理信进⾏数字化。另外，展⽰专题信的历史地图集数字化⼯作也相继展开。如

展⽰19世纪40年代爱尔兰饥荒对当地劣质住宅影响等信的“爱尔兰饥荒数据地图集”(TheAtlasofIrishFamineData)、

含有德国及其部分周边地区地名信的“德意志帝国地图集”、描绘有法国与印第安战争战场详情的“法国－印第安⼈战争

地图”(MapsoftheFrenchandIndianWar)等。

我国历史地理信的数字化⼯作起步于复旦⼤学历史地理研究中⼼和哈佛⼤学等机构联合开展的“中国历史地理信系

统”项⽬，其数字化的阶段性成果已共享于CHGIS数据库⽹站。北京⼤历史地理研究中⼼与北京市测绘设计研究院合作

的“北京历史数字地图”是我国第⼀项城市区域历史地图的数字化成果，应⽤GIS技术对《北京历史地图集》进⾏了数字

化。⾃此，历史地图数字化⼯作在我国多个城市展开《天津城市历史地图集》《⼴西历史地图集》《沈阳市历史地图》

《杭州市历史地图》《上海市历史地图》等的数字化⼯作相继提上⽇程，并已顺利完成。近年来，国内诸多学者在⼤⽐

例尺历史地图数字化领域也进⾏了探索。上海交通⼤学对⽇本科学书院1998年出版的《中国⼤陆五万分之⼀地图集

成》⼀书中共计4088幅民国历史地图进⾏了扫描、地理校准等数字化⼯作，存储于“中国历史地图地理信系统”。韩昭

庆对利⽤西⽅测绘⽅法绘制的康熙《皇舆全览图》进⾏了数字化，形成⼀套以1710年代为时间界⾯的国家基础历史地理

数据库和地名数据库。史磊则尝试利⽤GIS技术，对民国初年河南省1:10万地形图进⾏数字化保护。在技术领域，谭瑛

等探讨了基于数字化技术的历史地图空间解译⽅法，从历史地图中提取隐含的空间要素和内涵信，进⾏了分类提取、

类型分层、数字化转译。

我国历史悠久，历史地图或古地图遗存众多，在数字化、信化的时代潮流中，越来越多的历地理信数字化⼯作被提

上⽇程。历史GIS的数字化功能为历史学及相关学科的研究提供了便利。历史地理信数字化需求的增加也促进了历史

GIS数字化技术的⾰新与进步。

2.2

历史地理信的数据模型

GIS的数据模型是根据程式化、概念化的策略将现实世界发⽣的现象抽象化，可通过地理层⾯的点线⾯或离散连续场进

⾏构建。数据模型中应定义数据类型、存取⽅式、关系、操作和规则，以维持数据库和信系统的完整。如何设计⼀个

坚固、连续的数据模型是历史GIS数据库及平台建设的关键问题之⼀，数据模型设计的好坏直接关系到历史GIS数据库

及平台建设的成败。⽬前，国内外历史GIS在构建数据模型时多以时空数据模型为基础。时空数据模型也是实现不同尺

度、不同时序空间数据互动与融合的基础，通过依赖于时间的表达⽅式来组织管理时态地理数据、属性、空间和时间语

义更完整的地理数据模型，可重现历史状态，追踪历史变化以及预测未来趋势。基础、通⽤的历史GIS数据模型是历史

GIS的基⽯，就像⽮量数据模型之于GIS⼀样重要，决定了历史GIS时空分析和表达能⼒的强弱。

国外，Langran较早做出了将时间与GIS相结合的研究尝试，他总结了时空⽴⽅体、时空复合、基态修正和时空快照模

型这4种时空数据模型，并在应⽤实例中强调了时间分量的重要性。随后，Peuquet和Duan归纳并⽐较分析了基于事件

的时空数据模型为代表的9种主要时空数据模型。Griffiths等针对当时的对象数据模型普遍⽆法整合时间与空间属性的弊

端，提出了名为Tripod的空间—历史数据模型，该模型基于组件的设计使其内部的空间、时间和历史信三者得到有机

整合。在与复旦⼤学合作的CHGIS项⽬中，Berman在原有三维空间数据的基础上增加了时间维度，形成四维空间。

CHGIS的数据模型满⾜了在特定时间点搜寻所有地理单元，通过对象特征类型筛选结果，展⽰某⼀地点随时间变化等的

要求。Euratlas历史地图集⽹站的数据模型是不同时间点政治景观及其互相关系的集合，按等级划分为不同的政治领

域，⾼等级领域由低等级领域构成，从低到⾼四级⾏政实体分别为：省级、⼀级⾏政单元、国家、超国家⾏政实体。

国内学者在历史地理信数据模型领域的研究颇丰。徐志红等提出了基于事件语义的时态地理信系统模型，并应⽤该

模型进⾏了历史数据的查询及历史数据的回溯和再现。顾国民等针对历史GIS平台中时空数据的存储和显⽰问题进⾏研

究，在已有时空模型的研究基础上，选⽤并改进了⾯向对象的数据模型，提出了更加适合历史GIS平台的时空数据模

型。Chen等根据代表性数据的属性设计了针对历史地理名称的时空数据模型，建设了研究中国历史与⽂化的时空框

架。于靖提出了基于地名⽣命周期的城市历史地名时空数据模型，解决了以可视化⽅式展⽰并查询时间截⾯地名等相关

问题。史先瑞分析了基础历史地理信的时空变化特征，改进基态修正数据模型，提出了⼀种基于对象的基础历史地理

信的数据组织⽅法。胡迪等认为现有的历史地理信数据模型主要⾯向某⼀专题的历史地理数据库或信系统，通⽤

性差。他从地理与历史双重视⾓出发，以时间、地点、⼈物、事件历史4个要素为基础将历史信抽象为历史⼈物、历

史事件、历史地物和历史场景，以及关系和经历等要素，提出了⼀种通⽤的历史地理信数据模型。历史地理信数据

模型的研究正随着各式历史地理信数据库及系统需求的增加⽽⽇益深⼊。

2.3

历史地理信的数据库建设与系统开发

历史地理空间数据的采集耗时较长，过程繁琐冗长，且往往是整个历史GIS建设过程中耗资最⼤的⼀个环节。历史地理

信数据库的建⽴不仅要考虑到建设成本，还要顾及到⽇后的管理与维护。历史地理信数据库⼀旦建成，其实际需求

常常超越其最初的构想，因此，设计者需考虑到诸如数据记录、元数据和数据的长期保存等问题，以便历史地理信数

据库价值得到充分展现。

世界上多个国家和地区已构建或正在建设本国的国家历史地理信系统。美国地理家协会(TheAssociationofAmerican

Geographers，AAG)⽹站提供了世界各国主要的历史GIS⽬录。其中，由朴次茅斯⼤学主持的“⼤英历史地理信系

统”(GreatBritainHistoricalGeographicInformationSystem)始建于1994年，主要提供了英国历史时期不同尺度的⾏政

区划及区划内的⼈⼝统计信。明尼苏达⼤学的明尼苏达⼈⼝研究中⼼的“国家历史地理信系统”(ationalHistorical

GeographicInformationSystem)在美国国家科学基⾦会资助下开发，其创建的最初意图为构建⼀个基础架构以⽀持国家

范围内不同信的专题制图。该系统汇集了1790年⾄今美国全国范围内的⼈⼝、住房、农业、经济统计数据和相应的历

史边界⽮量数据。“⽐利时历史地理信系统”(BelgianHistoricalGeographicInformationSystem，BHGIS)由根特⼤学

于20世纪90年代开始建设，储存了1800—1963年⽐利时国内的⼈⼝、⼯业、农业及贸易数据。悉尼⼤学开展的“时间

地图计划”(TimeMap)开始于1996年，可通过⽹络索引的⽅式获取分布式资源、交互式地图、时间序列数据以及地图动

画，是国际上⾸个基于时间序列的交互式与分布式相结合的制图系统。国际上著名的国家历史地理信系统还包括了加

拿⼤渥太华⼤学开展的“加拿⼤世纪研究项⽬”(CanadianCenturyResearchInfrastructure)，韩国⾼丽⼤学开发的“南韩历

史信系统”(SouthKoreaHistoricalGIS)，欧洲史研究所与德国梅茵兹应⽤技术⼤学联合开发的“德意志历史地理信系

统”(HistoricalGeographicInformationSystemGermany)，荷兰拉德堡德⼤学开发的“荷兰地理信系统”(etherlands

GeographicInformationSystem)等。

相较于国家层⾯的历史地理信平台，根据不同专题建设的历史地理信平台数据来源更⼴，针对性更强。⽬前，世界

范围内的专题历史地理信平台较多，如哈佛⼤学地理分析中⼼开发的展现⾮洲历史地图与重要事件的“⾮洲地图

(AfricaMap)”，越南佛教⼤学开发的可展⽰越南佛教场所等佛教⽂化的“越南佛教⽂化地图集⽹站”(CulturalAtlasof

Vietnam-eseBuddhism)，悉尼⼤学研发的可视化“柬埔寨吴哥窟⽂化遗产历史地理信平台”(LivingwithHeritage)，爱

尔兰梅努斯⼤学开发的“爱尔兰⼈⼝变化地图集平台”(IrishPopulationChangeAtlas)和“爱尔兰饥荒地图集平台”(The

AtlasofIrishFamineData)，Migliaccio等组织开发的意⼤利历史地震数据管理原型系统等。

我国的历史地理信平台建设起步较晚，但发展迅速。国家层⾯的历史地理信平台以“中国历史地理信系统”和“中华

⽂明之时空基础框架”最为著名。由复旦⼤学历史地理研究中⼼与美国哈佛⼤学等合作的“中国历史地理信系

统”(CHGIS)项⽬起始于2001年，致⼒于建设成为⼀个连续变化的中国历史时期基础地理信数据库平台，为研究⼈员

提供根据特定时间和地点的GIS数据查询、统计、下载、空间分析、专题制图与建模服务。CHGIS的历史空间数据来源

于复旦⼤学历史地理研究中⼼的原始资料，⽬前已有空间数据的时间跨度为公元前221年⾄公元1911年。“中华⽂明之时

空基础框架”(ChineseCivilizationinTimeandSpace，CCTS)由地区的中央研究院于2002年研发完成。该系

统存储了我国⼤量历史地图及主题化的属性信。其中，历史地图以谭其骧先⽣主编的《中华历史地图集》为基础，提

供有上古⾄清代逾两千年的中国历代疆域图等基本历史地图，并辅之持续整理的各类其它历史地图、遥感影像等。

除了国家历史地理信平台，国内不同专题的历史地理信平台也层出不穷。台湾中央研究院的“台湾历史⽂化地图系

统”以历史⽂献、地名资料与古今地图为基础资料，搭建起了数字化的台湾时空基础架构平台。⾹港中⽂⼤学地球信

科学研究所研发的“民国时期北京都市⽂化历史地理信数据库”，考察了由民国成⽴⾄抗战时期的北京市在多元⽂化激

荡之下所呈现的⽂化变迁空间模式。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发的“丝绸之路历史

地理信开放平台”，建⽴了⼀套⾃汉代张骞打通西域以来⾄1949年以前丝绸之路沿线逐年连续变化的基础历史地理数

据库。华中科技⼤学建⽴了展现汉语⽅⾔分布与演化的“中国历史⽅⾔地理信系统”。中国地图出版社与中国科学院遥

感与数字地球研究所在中国31个主要城市古地图数字化成果的基础上，建成了可共享的“中国城市历史地理信平台”。

天津⼤学建筑学院建⽴了多⾓度还原明长城军事聚落历史地理原貌的“明长城军事聚落历史地理信库”。同时，陕西理

⼯⼤学的“蜀道历史地理信系统”、华南师范⼤学与西藏⼤学联合开发的“藏语⽅⾔时空数据共享服务平台”等多个历史地

理信系统平台也处于研发之中。此外，国内诸多城市也有展现地⽅历史⽂化的地理信系统。如，北京市测绘设计研

究院开发的“北京历史⽂化地理信系统”、上海师范⼤学主持的“国际化⼤都市（上海）历史⼈⽂地理信系统”、南京⼤

学开发的“六朝建康地名信系统”、西安市城市规划设计研究院设计的“⼤西安区域历史地理信共享服务平台”等。

⽬前，历史地理信平台的建设正⽇益向着专题化、区域化的⽅向发展。同时，⽅兴未艾的历史地理信平台建设也促

进了数据库技术和基于历史地理信平台的专题研究进步

2.4

历史地理信的空间分析

Gatrell将空间分析定义为内部相关的3⼤主题的研究：空间布局、时空过程和空间预测。空间位置信及其随时间的变

化是历史地理研究的核⼼，⽽空间分析可以定量的⽅式研究历史地理领域的时空现象和过程。空间分析的⽅法虽然不仅

限于GIS，但GIS中属性数据与地理坐标相关联的数据模型使其⾮常适合于定量研究。历史研究有其特殊性，并不是所

有的GIS空间分析⽅法都能直接应⽤于该领域，需要对其做相应调整。

GIS在历史地理学领域的空间分析⽅法可以分为3⼤类，即：点模式分析、附有属性数据的点线⾯数据分析和栅格数据分

析。其中，最基本的点模式分析从研究对象空间特征的⾓度出发，探寻点的空间布局，不涉及其属性信。如

Longley等基于点模式使⽤平均中⼼与标准距离法研究了1850—1960年加拿⼤安⼤略省伦敦市住宅⽤地、公共⽤地、商

业⽤地和⼯业⽤地4种⼟地利⽤类型的变化模式。其它适⽤于历史GIS点模式研究⽅法还包括了密度平滑法、距离衰退模

型、地理分析机等。探索点线⾯数据中属性数据的空间模式，有单变量和多变量2类分析⽅法。局部空间⾃相关法是单

变量分析的典型⽅法之⼀。地理加权回归是⼀种通过空间权重矩阵进⾏回归分析的多变量分析⽅法。Gregory和Ell同时

使⽤了局部空间⾃相关和地理加权回归分析了19世纪40年代末期爱尔兰⼤饥荒后的爱尔兰各地的⼈⼝减少情况。相较于

⽮量数据，栅格数据更适合表⽰连续的表⾯，处理没有清晰边界的不确定数据。Bartley和Campbel收集了英格兰14世

纪上半叶的6000多名⼟地私有⼈去世后的财产清单，根据位置信⽣成点数据，并插值⽣成连续的栅格表⾯，制作了

英格兰⿊死病前的⼟地利⽤专题地图，进⾏了私有草地分布密度等分析。

近年来，国外学者使⽤GIS的空间分析功能在宗教、语⾔、军事、城市、疾病、遗迹、⾃然景观等历史地理相关研究中

做了诸多尝试。Ayhan等基于GIS和空间统计学的⽅法研究了不同年份⼟⽿其伊兹密尔清真寺的空间分布与城市发展的

关系，结果表明该市清真寺的时空分布模式与城市发展模式相似。Blaxter基于核密度估计等⽅法追溯了挪威语⾔⽂化的

时空扩散过程。Skaloš等基于数字化后的历史军事测量图和正射影像图，改良了已有的⽅法，研究捷克部分地区⼟地覆

盖的长期变化情况，其⽅法更适⽤于时间尺度超过250年的长期景观变化研究。Keti从18世纪现代罗马城历史地图集中

获取信，根据不同的主题信对不同的城市现象进⾏分析与解译。Bezymennyi等收集了1913—2012年乌克兰家畜炭

疽病爆发位置数据，分析其时空分布模式和爆发的热点区域，并进⼀步研究⼀个世纪以来该疾病爆发地的变化趋势。

Blanco等从1870—1960年的古地图中提取出5800多个马德⾥的⽔利遗产点数据，将其位置信、时间信和属性信

存⼊数据库，使⽤GIS分析其多年的分布特征，得出了⽔利遗产⽇益受到城市化影响⽽破坏的结论。Madricardo和

Donnici根据城市历史档案中的环境记录重建了意⼤利威尼斯舄湖从初建到现在的景观变化，并与描绘有舄湖详细信

的历史地图进⾏对⽐，揭⽰出舄湖景观变化对城市的影响。

从现有研究成果来看，历史GIS最早在国内萌芽时，空间分析功能即被应⽤于历史⽔⽂、历史⽓候、历史⼟地覆被、历

史海岸线等多个⾃然地理研究领域。如潘威、满志敏等基于GIS技术构建格⽹体系，对近百年来上海市三⾓洲河⽹的复

杂形态进⾏了研究。葛全胜等专注于历史⽓候变化及其带来的影响，先后研究了历史⽓候变化对农作物影响的时空分

杂形态进⾏了研究。葛全胜等专注于历史⽓候变化及其带来的影响，先后研究了历史⽓候变化对农作物影响的时空分

异，以及对红⽕蚁潜在分布区的影响。何凡能、⽅修琦等多次提到⽤GIS中空间格局⽹络化的⽅法重建历史耕地、森林

等⼟地覆被，并分析其空间特征。张晓祥、康育龙等利⽤数字海岸线分析系统分别分析了历史时期江苏和杭州湾海岸线

的演化⽅式及变化速率。GIS空间分析在历史⼈⽂地理领域也有着更加⼴泛的应⽤。其中，城市和村落空间形态与格局

特征的历史演变是近年来最常被关注的领域。诸多学者基于历史⽂献、古地图等资料中提供的⽂字、图像信，以国家

级或地⽅历史⽂化名城名镇名村、历史时期城池、历史时期城市⼯农业⽤地，民国时期北京城内学校等为研究对象，利

⽤GIS的缓冲区分析、叠加分析、统计分类分析、格⽹⽅法等GIS空间分析⽅法定量化研究其时空布局与形态变化过

程，并结合史实分析其内在机理。历史⽂化与GIS的结合同样是研究的热门领域，包含有民族分布、宗教演变、⽅⾔发

展、⽂化名⼈⾜迹等研究。杨宇亮等以GIS的技术⽅法对藏彝⾛廊与汉族⾛廊的民族格局开展研究，不仅描述了⼆者与

地理空间的关联性，还反映出了民族的迁徙过程。韩冰利⽤地理编码技术和⾕歌卫星影像获取浙江省1269座佛寺的⽮量

多边形、中⼼点数据、⾯积规模以及布局特征，并基于GIS对其进⾏了全局⾃相关分析、系统聚类分析等研究。张义将

汉语置于⼀个⼴阔的时空背景中，直观地考察⽅⾔特征历时的演变与分布、相互影响的程度以及各⽅⾔间的亲疏度问

题，并在此基础上综合考察中国历史时空坐标中的汉语⽅⾔演变轨迹。曾莹利⽤GIS空间化和数字化⽅法收集整理资

料，设计空间数据库，并基于GIS分析⽅法探索了江西古代书院及⽂化名⼈的时空特征。与此同时，得益于GIS强⼤的

空间分析能⼒和数据建模能⼒，诸多学者已经将GIS成功地运⽤于考古学领域。张海在其专著《GIS与考古学空间分

析》⼀书中指出，考古学景观强调地表空间构成的连续性、区域性和综合性，这3⼤特征使得GIS技术⼗分适宜于考古学

的景观分析。⽬前，作为考古学研究的⼀项新兴⽀撑技术，GIS中的数字地形分析、空间叠置分析、缓冲区分析和空间

形态分析等空间分析⽅法常被⽤于研究考古遗址的空间分布规律，并⽤以探究遗址分布的倾向性及其与地理环境的关

系。另外，国内学者还尝试将GIS应⽤于历史⽂化景观重现、⽂物保护、历史⼈⼝分布研究、古建筑价值评价与保护等

历史⼈⽂地理领域，如⾸都师范⼤学的“丝绸之路历史地理信系统建设”等。

GIS中的诸多空间分析⽅法在历史地理领域已得到了较为⼴泛的应⽤，挖掘了传统历史地理研究中未曾发现的潜在信

。然⽽，历史GIS的空间分析不应该仅仅是GIS⽅法在历史地理领域的常规应⽤，随着历史GIS在历史学界的⽇益普

及，越来越多的学者改进了GIS⽅法以适应不同历史研究的需求，不断丰富着历史GIS空间分析⽅法的理论。

2.5

历史地理信的可视化

历史地理信的可视化将空间、历史与属性等要素结合，在空间可视化的基础上表达时空变化与发展过程，直观反映时

空对象在不同历史时间的各个状态与动态演化。GIS与历史地理空间数据结合可以反映变化的实体与现象，能够描述时

空对象的产⽣、发展、演化与消亡的全过程。历史地理信的可视化展现不仅仅只有纸质形式的地图，随着计算机技术

的发展，越来越多的新技术与GIS相结合，传统的历史地理信表现形式得到了颠覆性的⾰新。⽬前，GIS可视化⽅法

中的3DGIS、动画、多媒体影像等多种技术已在历史地理研究中得到了应⽤。

3D情景的构造是⽬前历史地理信可视化领域的⼀⼤热点。国外在3DGIS⽅⾯的发展已较为成熟，并与全球导航卫星

系统GSS、遥感、激光雷达等其他相关技术结合，运⽤于城市历史风貌、历史地形、历史古迹的还原等⽅⾯。⽇本的

Sadahiro等使⽤DragonFly快速三维制图引擎，在其中叠加东京市的数字⾼程模型(DEM)、⾼分辨卫星影像和东京市的

历史影像数据，实现了从不同⾓度和位置浏览东京城市历史风貌的功能。Harris基于数字地形模型(DTM)探索西弗吉尼

亚芒兹维尔附近的格雷夫克⾥克⼟墩的史前地形。在历史考古学领域，越来越多的学者倾向于借助激光雷达和3DGIS技

术进⾏研究，还原历史遗迹的原始⾯貌。尽管动画的⽅式⽣动且⾼效，但在历史研究领域中有效利⽤动画技术的实例较

少。历史研究中较长的时间尺度决定了要想实现历史地理信的动态呈现必须减少可视化对象本⾝的多样性和复杂性。

动画、多媒体技术与GIS的结合在历史⾃然地理和历史⼈⽂地理两⽅⾯均有涉及。Cunfer与Rastner等分别运⽤GIS的动

画功能探索美国⼤平原⼲旱尘暴区和Findelengletscher冰川随时间的变化。Siekierska和Armenakis则借助多媒体⽅法

展现加拿⼤历史上领⼟的演变。虚拟现实地理信系统(VR-GIS)等其他可视化技术的综合应⽤同样对历史地理研究做出

了重要贡献，其真实感和互动⽅式使历史地理信的显⽰和观察更加⽣动和⽅便，但仍处于发展的早期阶段。Howey

和Brouwer认为考古GIS研究必将受到“数字⼈⽂”领域数据、⽅法与技术的影响，并提及了应⽤⽆⼈机影像进⾏“数字化

故事叙述”、数字化重建和VR等技术在该领域的前景。Pérez-Martín等整合了⼿绘稿、照⽚、数字正射影像、计算机图

形等多媒体图件影像，在数字摄影测量⼯作站、全球导航卫星系统、计算机辅助设计、和电脑动画等前沿技术的⽀持

下，以⼀种新的形式展现了西班⽛历史时期的风车情况。

在国内，基于历史⽂献的可视化研究也是学们较多涉及的研究领域。李海萍等以清代历史地图为例，参照国内现有的地

图符号标准，研究并设计了基于GIS的清代历史地图符号库。朱锁玲和王明峰应⽤GIS技术实现了对《⽅志物产》中物

产分布、物产传播等相关数据的管理和可视化制图。王哲梳理了史料中历史空间数据的可视化⽅法，探讨了未来经济史

研究领域利⽤可视化⼿段的可能性。多名学者也在历史事件可视化⾓度展开过研究。王占刚等利⽤事件时态树结构实现

历史事件时空过程可视化，并以AdobeFlex为⼯具开发实现了历史事件时空过程可视化算法。陈敏颉等探讨了战争历史

事件可视化策略，开展了基于历史事件运动轨迹的可视化表达⽅法的分类研究。王加胜等利⽤统计图表、社会⽹络和

GIS技术对南沙岛历史事件演化的时空特征进⾏了可视化表达。GIS与VR、多媒体等技术结合对历史古迹的三维重建

也是国内历史地理信可视化研究的热点之⼀。GIS三维重建的重点主要集中在古代城市、历史名迹、考古遗址等的空

间格局与构造的复原上。另外，历史地理信可视化的研究多与信系统共⽣，并成为系统研究和展⽰的重要部分。如

实现家族成员迁徙路线可视化的“族谱地理信系统”和采⽤地图动画、序列地图、时间轴地图、三维场景模拟等表达⼈

实现家族成员迁徙路线可视化的“族谱地理信系统”和采⽤地图动画、序列地图、时间轴地图、三维场景模拟等表达⼈

物、事件、时间、地点等多要素时空信的“三国历史地理信系统”。⽬前，关于历史变化的可视化表达技术仍需进⼀

步深⼊研究。

Part3

历史GIS的发展趋势

GIS被引⼊历史学和历史地理学以来，解决了⼀些传统历史和历史地理研究中⽆法解决的技术和空间分析问题，得出的

研究成果不仅可以为部分历史问题作出基于空间视⾓的解释，也在⼀定程度上推动着信化时代历史学和历史地理学研

究范式的创新。GIS与历史相关研究的结合⽇趋紧密，随着数字⼈⽂和信化、智慧化时代的推进，其未来的发展⼜会

呈现出新的趋势。

（1）构建历史资料的空间化和数字化体系，推动历史地理时空⼤数据的建设。

随着历史GIS的发展，诸多不同历史时期和不同形式的历史⽂献会越来越多地进⼊历史GIS学者的视野。历史⽂献资料

与GIS结合程度的加深，必将推动GIS研究中地理空间的时间范围扩展并不断向前延伸。历史GIS研究需要对⼤量不同领

域、不同尺度、不同类型的历史资料进⾏空间化和数字化，诸如古地图、历史地图、遥感影像、地名志、考古遗址、图

版照⽚、历代史书资料、郡县府志、家谱、游记、诗赋等，构建历史地理时空⼤数据。但历史地理信和现代地理信

有着不同的特征，⽐如在时态、⽐例尺、精度等⽅⾯，历史资料具有不同于现代地理信的表现⼿法。历史资料的特殊

性和差异性决定了历史资料空间化和数字化⼯作的困难，诸如投影、误差、接边等突出和常见问题，始终困扰着历史

GIS研究者。需要梳理历史学研究对历史资料空间化和数字化的需求特点，总结历史资料的空间化和数字化技术要求，

形成⼀套历史资料空间化和数字化的技术体系，以推动历史地理时空⼤数据的建设。

（2）建设历史地理空间框架，推动历史地理信服务的普及。

历史GIS发展过程中产⽣了⼤量的历史地理信数字化产品，不同学者和研究机构也建设了不同专题的历史GIS数据库

及系统平台。然⽽，随着历史GIS的进⼀步发展，不同来源、不同尺度、不同类型的历史地理信数字化产品往往缺乏

统⼀基准、⽆法实现共享等问题逐渐突显出来。建设历史地理空间框架，是解决这⼀问题的重要途径。历史地理空间框

架可为所有与地理位置相关的历史地理信数据及产品提供⼀个统⼀的时空定位基准，为定位、嵌⼊或配准各类图形、

图像、⽂本、视频、⾳频信提供⼀个时空多维载体，可实现多元数据的⽆缝连接和整合，保证历史地理空间数据的⼀

致性、兼容性和可转换性，使⽤户能够按照地理坐标或空间位置集成、检索、展⽰所关⼼的历史时期的⾃然、社会、经

济、环境等信。历史地理空间框架建设的宗旨是向社会公众尤其是科研⼈员提供易获得且通⽤的历史地理信服务。

历史地理信服务的普及不仅便于科研⼈员研究⼯作的开展，也有利于社会公众了解历史地理和历史⽂化信，有利于

增强⽂化⾃信，从⽽进⼀步实现历史GIS的社会价值。

（3）加强历史地理过程及模型研究，推动历史地理信科学与技术学科体系的形成。

⽬前，国内外历史GIS的研究主要集中于历史地理信的时空格局，揭⽰历史地理时空过程及模型构建的研究相对较

少。历史地理学是研究历史时期地理环境发展、变化及其规律的科学，主要任务是探明历史时期的地理过程并构建相应

的地理过程模型，从⽽为⾯向未来的科学预测提供研究基础。历史地理过程模型是抽象地表⽰不同历史时期地理环境状

态或其组成要素特征的实物模型或数学统计模型，是理解和预测不同尺度历史地理系统格局和过程的重要研究⽅法。但

⽬前的历史GIS研究成果和历史地理学的专业需求之间还存在着较⼤的差距。因此，充分利⽤历史地理时空⼤数据，通

过数据挖掘和多源数据融合，进⾏历史地理过程的模型构建、模拟及重现，是未来历史GIS研究的重要发展⽅向之⼀。

历史地理过程及其模型构建的研究，将推动历史GIS由信系统向信科学的转换，推动历史地理信科学和技术学科

体系的形成。

Part4

结语

和GIS学科本⾝相⽐，历史GIS的起步较晚，发展也较为缓慢，但已在历史地理信的数字化、数据模型、数据库建设

和系统开发、空间分析及可视化等⽅⾯取得了显著的研究进展。GIS作为⼀种研究⼿段和思维⽅式，越来越多地参与到

历史学和历史地理研究中，在继承传统定性描述⽅法的基础上，以多样化的研究⽅法将历史学和历史地理学带⼊了定量

化、信化和智慧化时代。

得益于我国悠久历史长河中留存的⼤量历史⽂献古籍，国家层⾯的重视，以及历史学和历史地理学等学科领域发展的迫

切需要，近年来我国的历史GIS研究取得了⼀定的成就，但也存在着较为明显的差距。怎样解决好历史地理数据不确定

性问题？怎样充分发挥我国现存典籍多的优势？怎样促进历史地理学与GIS等新兴学科的融合发展？怎样通过构建历史

性问题？怎样充分发挥我国现存典籍多的优势？怎样促进历史地理学与GIS等新兴学科的融合发展？怎样通过构建历史

地理空间框架做好历史地理信服务的普及？如何通过历史地理过程模型的构建推动历史地理信科学与技术学科体系

的形成？这些问题的解决将成为促进我国历史GIS事业进⼀步发展的推动⼒。

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