GIS與絲綢之路研究專題|絲綢之路歷史地理信息平台：設計、理念與應用

點擊上方

可以訂閱哦！

專題視點：GIS與絲綢之路研究

特約主持人：首都師範大學歷史學院歷史地理研究中心張萍教授

主持人弁言：地理信息系統( Geographical Information System 和 Geographi-

cal Information Science，簡稱為GIS) 是信息化時代的產物，是伴隨計算機科學發展而出現的新的技術手段與研究內容。它是一門綜合性的學科，將地理學、地圖學、遙感與計算機科學結合在一起，利用計算機輸入、存儲、分析和顯示地理數據，因此，也被稱為「地理信息科學」。由於地理信息技術的應用，改變了地理分析的路徑與模式，徹底將地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能、一般的資料庫操作（例如查詢和統計分析等）集成在一起，使地理學中的地圖表達呈現出翻天覆地的變化。地理信息系統應用於歷史地理研究大約有三十年的時間，它不僅是一種技術手段，同樣也帶來了全新的思維方式，以及地理分析模式的重新定位。隨著近年來投入歷史地理研究的領域與方向與日俱增，歷史地圖的呈現方式由過去的示意性表達、橫斷面歷史切圖轉變為時空動態表達、準確地理定位、變動的空間模擬，大大增加了歷史地圖的表達精度。絲綢之路歷史地理信息系統受國家社科基金重大招標項目「絲綢之路歷史地理信息系統建設」以及國家文化產業支持項目「絲綢之路歷史地理開放平台」的雙重支持，也是信息化時代歷史地理專題研究的重點領域，由首都師範大學歷史地理研究中心張萍教授擔任首席專家，開展了大量基礎工作，絲綢之路歷史地理基礎數據的開發以及平台搭建初步完成，一些研究成果也逐步面世。2016年在《陝西師範大學學報（哲學社會科學版）》第1、2期先後刊載了系列學術論文4篇，均是作者長期潛心研究的力作。其中包括張萍《絲綢之路歷史地理信息系統建設的構想及其價值與意義》、榮新江《從吐魯番出土文書看古代高昌的地理信息》、［日］西村陽子、北本朝展《絲綢之路遺址的重新定位與遺址資料庫的建立》、王子今《早期絲綢之路跨民族情愛與婚姻》，受到學界關注。此期《雲南大學學報(社會科學版)》再次組織「GIS 與絲綢之路研究」專欄，共收論文3篇，是課題組人員的工作成果，也是嘗試利用GIS技術結合絲路交通研究的探索之作。張萍《絲綢之路歷史地理信息平台：設計、理念與應用》針對2017年6月網路開發的「絲綢之路歷史地理信息開放平台」，重點介紹了它的設計理念、開發思路、支持形式以及對歷史地理研究的價值，可以幫助歷史地理學者清晰地了解這一平台的功用。樂玲、張萍《GIS技術支持下的北宋初期絲路要道靈州道復原研究》和史雷《清代拉達克與新疆之間的交通路線研究》都是結合基礎文獻、考古遺址、歷史地名資料，經文獻考訂與地理定位，按照時間、道路性質等特點，對相關路徑所做的時空定位；利用Google Earth準確復原了北宋靈州道、清代拉達克與新疆之間的道路走向，是GIS技術復原絲路交通的典型案例。這兩篇文章都充分體現了歷史GIS的綜合性學科特點，將歷史地理學與地圖學以及遙感、計算機科學完美地結合在了一起。與當代GIS有所不同的是，它的地圖、地名等表達更加複雜，古地圖與大比例尺軍用地圖參用，古今地名對照以及歷史地名轉譯，中亞多語言、文字利用，體現出作者認真嚴謹的工作態度。

摘 要

絲綢之路歷史地理信息開放平台是國家社科基金重大項目以及國家文化產業支持項目雙重支持、重點建設的重大工程，以服務「一帶一路」國家基礎建設為目標，針對二千年陸上絲綢之路地理信息進行採集、儲存、分析、管理。它的設計定位是：開放的，服務於科研、教學與政府諮詢的綜合性基礎歷史地理信息平台；設計理念為開放、便捷、易管理、好操作。對歷史地理學研究的意義在於：（一）方便學者利用絲路沿線綜合的歷史地理數據資源。（二）為絲綢之路歷史地理長時段、綜合性問題研究提供平台。（三）利用平台資源，方便學者開發自己的個性化專題研究內容。

GIS用於歷史地理學研究是近年來歷史地理研究手段的革命，這種革命不僅拓展了歷史地理學的研究內容，同時也帶來了研究理念與思維方式的變革。然而，利用GIS進行歷史研究，需要計算機、軟體系統、地圖資源等輔助工具，方便的平台系統是推動其發展的基礎條件，因此，近年來各國政府與科研院所大都投入人力、物力，致力於本國的歷史地理信息平台建設，分門別類的歷史地理信息平台年年增加。比較著名的如：英國政府支持，朴茨茅斯大學（University of Portsmouth）主持的 Great BritainHistorical Geographical Information System （GBHGIS）項目；美國國家支持，由明尼蘇達人口中心（Minnesota Population Center MPC）發展的National Historical GeographicInformation System;比利時根特大學（University of Gent）的Belgian historical GIS等項目。由復旦大學歷史地理研究中心與哈佛大學聯合開發的歷史地理信息系統（CHGIS）也是其中重要的歷史地理信息平台。歷史悠久，歷史地理信息豐富，如何挖掘歷史資源，利用大數據理念進行歷史研究，建設多要素、多專題歷史地理信息系統尤為重要，而綜合的歷史地理信息平台搭建就更加迫切，絲綢之路歷史地理信息平台就是在這樣的契機與時代背景之下建立起來的。

絲綢之路歷史地理信息系統（SRHGIS）是受國家社科基金重大項目支持，圍繞國家「一帶一路」倡議而建設的有關陸上絲綢之路的歷史地理信息系統，其目的是根據現有的研究內容，建立一套自漢代張騫打通西域以來至1949年以前絲綢之路沿線逐年連續變化的、開放的基礎歷史地理資料庫, 內容包括二千年絲綢之路沿線自然環境、土地利用、交通、商貿、民族、宗教、文物遺址、文化傳播等要素的數據集，為絲路沿線綜合性學術研究提供歷史地理基礎數據。

作為絲綢之路歷史地理信息系統建設，該數據集內容豐富，涉及目前絲綢之路沿線自然與人文要素的方方面面，需要系統平台進行存儲、管理、分析與輸出。絲綢之路歷史地理數字化應用平台主要針對以上系統數據而建，旨在藉助現代計算機技術、3S技術（RS、GPS、GIS技術），搭建一套集絲綢之路歷史地理時空數據存儲、管理、應用、分析和共享的時空大數據科研服務平台（以下簡稱「平台」），目前已試用上線。本文主要介紹這一平台的理念、架構、特色與價值，以方便歷史地理學者了解、利用及科研服務。

一、絲綢之路歷史地理信息平台的結構設計理念與技術優勢

作為歷史地理信息平台，最關鍵的要素不外乎對數據的採集、管理、分析與共享功能的實現。由於歷史地理信息系統有別於地理信息系統，它所涉及的數據時間跨度長，歷史資料採集困難，數據開發與管理相對複雜；同時，它所服務的學者領域也非常廣泛，包括歷史學者、地理學者、考古工作者等，這其中要求歷史學者需要熟悉地理信息系統的理念，地理學者也要明了歷史數據的提取。作為跨學科的應用平台，為了能更好地服務於各學科學者的需求，平台設計的總體理念定位在開放、便捷、易管理和好操作上。

開放: 絲綢之路歷史地理信息平台是集數據集與分析應用於一體的開放平台，平台與用戶數據分離，使用方便。一般的GIS應用系統多是封閉的專用系統,這種系統的GIS部分需要特殊定製, GIS系統與用戶數據集成在一起，不可分離。這樣的封閉系統需要GIS專業人員做特殊開發，雖然功能強大, 但費時費力, 應用面窄。本系統的設計是將系統平台與基礎地理數據以及用戶數據分開, 平台只提供基本、通用的系統功能，可以獨立操作。用戶自己可以利用平台建立專題數據, 平台則自動實現用戶專題數據和絲路專題數據的鏈接, 自動生成各種專題歷史地圖和專題歷史地理信息系統。

便捷:系統設計時突出了平台的通用性, 平台可適應多種學科的需要：歷史學、考古學、地理學、經濟學乃至文學等。可以利用平台的各種功能，生成具有各自學科特點的GIS系統。考慮到從事人文學科的學者通常對於計算機和應用軟體比較陌生，系統設計還考慮到方便使用,多利用滑鼠進行選擇, 盡量減少直接輸入。

易管理、好操作：平台設計較為簡捷，數據中心與門戶可以實現一站式絲綢之路沿線歷史地理數據資源的發布、搜索、瀏覽、申請、審核、評價、收藏、下載等功能。利用元數據進行數據統一組織和發布，不同類型數據支持多種操作，如在線瀏覽、查詢、下載，且支持多種數據格式，轉換方便。

技術系統直接決定平台運轉的速度與操作程序，為方便廣大用戶在不同尺度地圖與不同水平的計算機上進行系統操作，西安雲圖信息技術有限公司在開發該平台時，大量參考與綜合目前國內外最先進的技術系統，其優勢表現在以下四個方面。

首先，平台構建於雲服務和時空大數據技術之上，能夠實現大規模時空數據的存儲、發布、共享和可視化展示，同時還支持多種基於「雲模式」的空間分析模型，可以對平台數據和用戶貢獻數據進行空間疊加、在線製圖和數據分析，方便進行多源數據的探查、疊加和知識發現。相比目前業內其他相關公開的系統，該平台不但提供了開放的用戶發布數據、在線製圖和上傳數據共享的功能，還具備強大的在線可視化和分析建模能力。

其次，平台融合了多種主流技術及其框架，商業組件和開源技術並存。如NoSQL、ArcGIS、CloudMap、PostgreSQL/PostGIS、HTML5、MVVM、RESTfull、Echarts、Memcached、MicroService、Bootstrap、Leaflet等。其中，地圖發布相關的技術採用成熟的商業軟體來實現，部分核心和關鍵技術採用自主研發和開源技術組合實現。這樣實現的優勢是平台不依賴於具體的商業GIS軟體，具有很強的擴展和定製能力，能夠形成自主核心技術的積累。

第三，平台接入了大量第三方服務，極大豐富了平台的數據和功能，如天地圖、高德、Google、OSM、百度等地圖服務、哈佛CHGIS地名數據服務以及台灣中央研究院歷史地圖數據服務等。此外，平台本身所有發布數據和在線模型分析功能都以標準REST服務方式對外提供，以方便其他系統對接調用，擴展了平台應用領域。

第四，基礎數據數量大也是本平台的一個特色。基礎數據包括多比例尺基礎地理數據（行政、地名、水系、交通等）、歷史地圖數據、影像數據、高程數據等。如1∶100萬基礎地理數據，實現絲路沿線比例尺尺度1∶100萬地理數據建設，包括交通、地名、水系、境界、鐵路、湖泊、居民地等常用基本要素。高程數據：進行絲路沿線90米解析度和境內30米，重點區域達到15米解析度高程資料庫建設。開展了絲路沿線影像資料庫的建設，下載、勻色、拼接、裁剪，搭建了絲路沿線中高解析度影像資料庫。

二、絲綢之路歷史地理信息平台的結構與組成

絲綢之路歷史地理信息平台具備時態GIS、三維虛擬展示、WebGIS、雲GIS、空間建模和分析功能。平台的組成大體包括三個部分：

1.基礎設施。包括計算機硬體、軟體以及部署環境的建設，資料庫、虛擬化環境、集群環境、GIS平台、操作系統、Web服務等。

2.數據中心。數據中心主要負責對歷史地理時空資料庫的建設與管理，包括基礎地理和影像數據、歷史地名數據、歷史專題數據（生態環境、土地利用、交通商貿、城址城市、民族宗教、文化傳播等）、資源和目錄數據、運維管理數據。同時融入數據的採集和ETL工具、數據的運維管理子系統，實現一站式絲綢之路沿線歷史地理數據資源發布、搜索、瀏覽、申請、審核、評價、收藏、下載等功能，是本平台的核心。

3.平台系統。平台系統包括科研數據集共享和門戶子系統、時空數據框架子系統、科研模型分析子系統、智能推薦和統計分析子系統、運維管理子系統。其中時空數據框架與空間模型分析最具操作性。

時空數據框架是基於ArcGIS Geodatabase模型設計實現的一套時空資料庫，採用PostgreSQL和ArcSDE進行存儲和管理，內容包括絲路時態基礎地理、影像、高程等數據，還包括各個科研專題資料庫，各個專題數據和基礎數據通過統一的定位、編碼和時態框架進行集成，數據格式為gdb。在本平台，它是地圖的入口，實現「絲綢之路」 各類資源數據分目錄導航、定位、疊加、瀏覽、查詢和統計分析應用，基於HTML5和Javascript技術實現，是一個集成系統，整合7個專題（自然環境、土地利用、交通商貿、民族宗教、文化傳播、城址城鎮、文化遺產）和基礎數據，提供基本GIS功能、圖層操作功能、資源目錄查詢和導航功能、時態推演功能、變化分析功能、多時態對比功能等。且通過二三維Web方式對絲綢之路基礎和專題要素進行綜合展示、查詢、分析和應用。

空間模型分析子系統建立在絲路幾個專題系統分析基礎上，採用Web的方式對科研分析模型進行集成、Web發布、動態運算和展示。實現模型創建、發布和Web集成調用，將GIS分析模型搬到雲端，實現在Web端的參數調整、動態分析和結果展示。是基於Python、GP和SOE所進行的擴展開發。

三、絲綢之路歷史地理信息平台的基本功能

1.歷史地名查詢功能：作為歷史地理信息系統，歷史地名的轉換是非常重要的。由於歷史跨度長，地名變更的頻率高，一地多名或多地重名的現象經常出現，因此，地名資料庫就成為歷史地理信息平台不可或缺的組成部分，也成為查詢地理信息最重要的環境，絲綢之路歷史地理信息平台專門設計了強大的歷史地名資料庫，吸收目前國內相關平台的優點，保留CHGIS所創造的歷史地名「生存期」概念，同時在地名的辨識方面又有所創新。地名點包括政區地名、自然地物名稱、交通驛站名稱、歷史民族聚落點、國家名稱等，層級與類別較以往更加複雜，平台的搜索功能也非常強大。

2.地圖的疊加與分析功能：時空框架綜合了平台所有的空間數據，以目錄的形式呈現，支持多要素的空間疊加，進行區域的多要素綜合分析，為進行絲綢之路沿線區域綜合研究提供方便。另外，在時空框架中實現內置模型，包括可視區域分析、地形分析、成本距離計算、動態插值分析、水文分析、網格分析、趨勢分佈分析、剖面分析、加權疊加分析、熱度分析、社交網路分析等。這些分析模型的植入，大大方便了歷史地理學長時段、綜合性的運算與處理能力，也是進行可視化研究的一個捷徑。

利用熱度分析生成的宋元以來寧夏清真寺分布區中心變動圖

3.強大的製圖功能：地圖製作與輸出是本平台最重要的功能之一，平台專門在時空框架中設置了繪圖工具，可以直接進行點、線、面的繪製，地圖要素豐富，圖庫符號齊全，操作系統簡單。操作者可以任意添加數據，製作自己所需的地圖，也可利用絲綢之路網路平台內的數據進行重新編輯。同時接入了天地圖、高德、Google、OSM、EsriOcean等多種格式的底圖圖層，支持多種底圖切換，並設置了無底圖模塊。另外，我們與台灣中央研究院計算中心合作，接入由其開發的歷史地圖集數字化成果，歷史政區底圖齊備。

4.地圖在線配准功能：歷史地圖時代早，包含豐富的歷史地理信息，河流、水文、交通、聚落信息量非常大，傳統歷史文獻中很難找到這樣的記載。但由於受測繪技術與水平限制，與今天的地圖信息進行比照、提取較為困難，因此，歷史地理學者多方探求歷史地圖數字化的方法，進行相關數據的提取。而歷史地圖數字化的第一步就需要進行地圖配准。絲綢之路歷史地理信息平台建有絲路地圖資料庫，同時配備了地圖在線配准軟體，將圖庫中的地圖或自已的地圖上傳到平台之上，可以進行在線配准，為地圖信息的提取、利用提供了便利條件。

5.三維動畫演示功能：歷史河流水量變化、湖泊伸縮、水利工程利用、交通道路走向的可視復原，可以形象地幫助我們理解歷史時期自然與人文要素在空間的變動過程，絲綢之路歷史地理信息平台在三維動畫演示功能上也做了相應的嘗試，更直觀地顯示出歷史要素的空間動態過程。

6.地圖的捲簾、對比功能：絲綢之路歷史地理信息平台設計了地圖的捲簾與三窗口對比功能，隨意選擇兩種格式的底圖都可以進行捲簾查看。三窗口對比可以選擇任意三個不同時期的水系圖或湖泊分布圖等，在同一頁面上比對，這對於歷史變遷的顯示一目了然，非常適合歷史地圖的對照與比較研究。

7.歷史地圖資料庫及利用：平台為實現歷史地圖的網路發布和共享，定義了歷史地圖元數據項，包括貢獻者、發布單位、數據時間、主題詞、描述、學科類別、數據類型、空間位置等。可以根據空間和屬性條件對歷史地圖進行檢索和瀏覽，為提高圖像網路瀏覽速度，採用深度縮放技術進行實現。

8.地圖故事呈現：地圖故事模塊採用圖文並茂的方式對歷史事件進行可視化，該模塊完全開放給註冊用戶，用戶可以利用個人中心，根據時間、地點、人物、事件等要素髮布地圖故事。地圖故事中集成了強大的製圖功能，可以進行點、線、面、文字和標記繪製，除了這些簡單的製圖功能，還可以繪製複雜的軍事符號和曲線符號，用於表達諸如古代戰爭、人口遷移等帶有動態過程的可視化分析。

利用社交網路分析生成的十九世紀末部分城市貿易網與貿易量地圖

四、平台對歷史地理研究的價值與意義

1.平台建設對於絲路沿線綜合歷史地理信息資源的利用具有重要價值。

絲綢之路歷史地理信息平台首先是相關歷史地理信息資源管理的系統，它將目前國內外各種類型的歷史地理數據分別存儲，包括文獻資料、地圖資源、圖像資料、考古文物信息、聲頻音頻資料全部納入到系統當中，利用平台方便的查詢系統，隨時調用，數字化地圖也可以實現部分在線配准功能，方便了歷史地理信息的提取，歷史地理學者在這個平台之上，可以方便地找到自己所需的各種數據資源，從而大大提高了資料的使用效率，是絲綢之路研究不可或缺的資源寶庫。

2.平台建設為絲綢之路歷史地理問題綜合研究提供方便。

平台是在絲綢之路歷史地理信息系統開發基礎之上搭建的，絲綢之路專題資料庫是它的基礎，七個專題子系統中融合了大量歷史地理數據，都是經過細緻考證、考察、定位而形成的系統數據集。利用這些數據，配合平台的地圖開發功能、分析軟體以及地圖在線配准功能，將數據、地圖、分析融為一體，大大方便了歷史地理工作者的科研需求，無論進行絲路沿線的歷史、考古還是針對區域研究，都可以在線使用，將絲綢之路沿線專題歷史問題的研究進一步加強與深化，特別是對於絲路沿線長時段、綜合要素的歷史分析具有得天獨厚的優勢，因此，對歷史地理工作者來講，它是一個非常方便的科研基礎平台。

3.開放信息系統也是方便學者開發個性專題研究內容的數據平台。

絲綢之路歷史地理信息平台是一個開放的工作平台，該平台是基於絲路時空框架資料庫和相關服務體系，用於實現面向科研和服務的大數據平台。用戶通過該平台可以進行絲路時空框架專題數據查詢、瀏覽、分析、統計、研究和製圖，也可以共享自己的科研成果，對於平台發布的科研成果還可以進行申請、下載，利用平台提供的模型分析功能，基於絲路數據進行時空分析，且根據自己的需求，生成新的研究數據與成果，可以用於科研與教學，也可以在平台上形成共享。因此，該平台也是科研工作者與愛好者進行個性化產品開發的一個很好的工作系統。

總之，在信息化時代，地理學研究手段不斷更新，服務於歷史地理研究的專題性、開放的歷史地理信息系統應用面越來越廣，開放的歷史地理基礎平台尤其需要。因此，建設共享的絲綢之路歷史地理信息平台，可以助力歷史地理研究，推動歷史地理學科的信息化建設，提高歷史地理專題研究的精度，增加歷史地理學研究手段，為歷史地理學在新的歷史時期打開更廣闊的學術前景。

作者簡介：張萍，女，首都師範大學歷史學院教授，博士研究所導師。

基金項目：本文為國家社科基金重大項目「絲綢之路歷史地理信息系統建設」（項目號：14ZDB031）及國家文化產業支持項目「絲綢之路歷史地理信息開放平台」的階段性研究成果。

信息來源

會澤百家微言公眾號，

《雲南大學學報》，2017年第5期。

歷史|地理|研究|資訊

歡迎專家學者、相關研究機構給歷史地理研究資訊微信公眾平台投稿，傳播歷史地理學的前沿動態、學術研究成果等等，惠及學林！

投稿郵箱：[email protected]