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数字时代:历史地理学研究方法的变革与挑战

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  【光明学术笔谈】

  主持人语:

  数字时代给史学研究及其方法转变带来极大的机遇与挑战。在史学领域,如果说起数字化方法开展最广泛、应用最成熟的方向,当首推历史地理学。这既由该学科的特点所决定,也是重建历史时期地理环境的学术要求使然。21世纪以来,历史地理学者从自然与人文的多个角度入手,进行历史时期地理环境的数据生产与数据库建设,构建中华文明发展的时空坐标系统,极大推动了中国数字人文事业的发展。本期三篇文章全面总结了近二十年来数字化方法对于历史地理学研究的推动,中国历史地理信息系统(CHGIS)建设的前提与目标,并从学理上阐述了历史地理数字化对于数字人文发展的价值与意义。

  作者:张 萍(首都师范大学历史学院教授)

  20世纪二三十年代,以顾颉刚为代表的禹贡学派开始了中国历史地理学的探索之路,在谭其骧、侯仁之、史念海等的共同努力之下,中国的历史地理学发展起来。中国历史地理学脱胎于传统沿革地理之学,以现代地理学理论、方法为指导,研究历史时期中国的地理问题,将传统的沿革地理转变为现代、科学的历史地理,学科属性为之一变,研究视角与问题更加丰富,地理学研究方法不断为历史地理研究所使用。20世纪中期,随着航天遥感、计算机、信息技术的普及,地理信息系统(Geographic Information Science,简称GIS)成为地理科学中非常重要的技术方法,在地图处理、可视化分析、智能开发等领域产生了巨大变化。尤其进入21世纪,计算机融合网络信息技术,以虚拟地球为平台,进行全球范围地理空间数据共享的技术成熟,卫星与遥感影像的传输,使地理学进入虚拟表达时代。而历史地理学在古旧地图处理、数字化发展、数据库建设与问题研究的路径上也面临新技术的挑战。历史地理学的数字化发展所带来的改变不仅是外在的、表达方式的变革,而且是根本性的、思维方式的转型。

  数字地图:引领历史地理的数字化变革

  从学理上讲,数字地图的产生是历史地理学走向数字化发展的必然结果。从地图发展的历史来看,大体可划分为四个阶段:原始地图时期,以方位、地点标注的地图表达,现今发现的泥版地图、木版地图、岩画地图为其代表;古代地图时期,传统的、以位置坐标为基础的古代舆图,或为绢帛,或为纸质地图;现代地图时期,吸收西方测绘技术,以大地坐标为基准的测绘地图,大量表现为纸质地图;数字地图时期,以计算机、数据库系统构建的地图形式,以电脑、显示屏呈现。可以说,在数字地图产生以前,无论何种介质的地图,都可归为平面的、图像式表达,虽然测绘技术越来越精深,绘制的精度越来越高,但其本质没有变化,数字地图则彻底改变了地图的表达方式。

  数字地图是以数字的形式记录大地的点、线、面,具有坐标系统,同时还拥有属性数据,在计算机内部以离散、有序的数据存在,呈现在电脑、显示屏上则为任意的地图形式,经过计算机的处理,可以形成地理数据的统计、运算乃至分析。数字地图是一个系统,这是它与以往地图最根本的区别。

  形成数字地图的基础是数据库,因此,数据库建设成为构建地图、进行地理分析以及科学研究的第一步。人文地理学需要地图的可视化表达,自然地理或环境变迁研究需要空间模拟,这些都需要地理空间数据库的支撑。历史地理学在处理这一问题的过程中,也同样面临学术路径的转变,其中将历史文献转换为计算机可识别的数字存储形式,进而形成地理信息数据库,也就成为科学研究的第一步。因此,数字地图的产生是地理学乃至历史地理学研究理念的一次革命,数字思维是其关键。

  地理信息系统:带动历史地理研究的精度革命

  历史地理数字化,地理信息系统(GIS)起到了关键的作用,该系统可以融合和处理文本、矢量、栅格等多元数据,构建数据库,进行地理空间模型分析,是历史地理学走向数字化科研的主要工具。

  长期以来,历史地理研究主要依据的是历史文献,具有一定的局限性。例如,历史自然地理研究当中最重要的河流地貌研究,依据历史文献记录,我们只能复原古代河流流向的地点与方位,河流流路在两点之间以直线连接。河床地貌、河道位置与高程信息无法获取,进一步针对河流两岸微地貌的研究根本无从展开。

  遥感影像作为一种图像记录,形态特征保留充分。遥感影像是一种栅格数据,通过卫星对地面的俯视,形成地表遗迹记录,空间分辨率高,且不受地理环境与空间范围的限定。同时,遥感图像成像尺度变化范围大,既可纵览全貌,又能细看局部。经过计算机处理的遥感影像可以提供微地貌起伏的详细信息,复原出来的古代河流能够与地貌契合,流路与形态等得以呈现。近年来,学界将该方法运用于黄河下游古河道的重建,将明清以来黄河流路的变迁基本复原,为更深入的河流地貌学研究提供了可资利用的地理数据。该方法在古代城市形态研究、交通道路系统复原中也起到了重要作用。