基于GIS的历史地理数据的管理与可视化——以《

作者:财税

  原标题:基于GIS的历史地理数据的管理与可视化 ——以《中国历代户口、田地、田赋统计》一书为例

  摘要:地理信息系统(GIS)能够按照空间位置和时间管理历史地理资料,并制作专题地图,帮助学者进行历史学研究。尝试以著名历史地理文献《中国历代户口、田地、田赋统计》为例,以历史行政区域为基本单元,在GIS软件中设计历史数据库,实现对历史地理文献数据的计算机管理和可视化制图并进行历史数据的空间分析,以辅助相关历史地理研究,达到最大限度地挖掘利用历史资料的科学研究价值的目标。同时为社会学科引入现代GIS技术提供一种新的思路。

  进入信息化时代,使用信息技术进行社会科学研究尤其是历史学研究不仅是可能的,而且是必要的。信息技术可以帮助学者进行资料的收集、管理、交换、共享和分析,且能够在一定程度上改变、完善社会科学的理论体系和研究方法。其中地理信息系统(GIS)则是最具应用前景的技术之一。

  地理信息系统是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术。其基本功能包括空间数据采集与管理,空间数据可视化(地图显示与地图制作)和空间分析三大部分。地理信息系统技术的三大功能,可以帮助社会科学学者完成对复杂统计数据的有效管理和空间制图,并可辅助学者进行相关的分析、解释和挖掘,具有很高的实用价值。因此,在社会学科尤其是历史地理学科中引入地理信息技术和方法,是十分有益和必要的。目前,国内已经有一些历史地理学科的专家和学者就历史地理学科研究中引入现代地理信息系统手段进行了一些有益尝试,并取得了一定成果。

  来自复旦大学、哈佛大学、北京大学、Griffith大学和中国科学院的很多专家和学者正在合作开发中华历史地理信息系统,其目的是为了建立一套中国历史时期连续变化的基础地理数据库,为研究者GIS数据平台、时间统计以及查寻工具和模型。(中国历史地理信息系统项目数据说明http://yugong.fudan.edu.cn/Ichg/Chgis-Intr.asp)

  香港中文大学历史系和地球信息科学联合实验室合作进行的明清时期松江府棉花工业区的研究,运用空间分析方法,第一次清晰地确立了明清时期历史上重要的行政区划“保”的界限,并结合当时的教育、名门望族、寺庙等多种社会经济情况对棉花工业的发展和分布情况进行了分析。中国测绘科学研究院的王均、陈向东等人利用地理信息系统数据处理技术,对清时期陕西省内的县级政区境界做出数字化建库,并链接历史文献中的县级人口、耕地等专题数据,进行了人口分布与人口密度、耕地分布与垦殖密度等方面的数据分析和制图。此外,还有王均等人就陕西省资源环境本底数据库建设将GIS技术引入历史地理研究。陕西师范大学的初建朋、侯甬坚基于GIS技术来实现建立明清时期山西省人口耕地资料数据库。南京大学的陈刚将超媒体GIS技术应用于历史地理研究之中。

  在2003年召开的“21世纪中国历史地理学暨两浙历史时期人地关系”研讨会上,与会学者就将地理信息系统引入历史地理学达成了共识,他们一致认为:“信息技术的发展在给历史地理学发展带来机遇的同时,学科也面临着极大的挑战,将地理信息系统引入历史地理学已势在必行”。

  目前现有的研究虽然开创性地将GIS手段应用于历史地理研究之上,在各自研究范围内取得了重大进展,具有相当的积极意义,但它们都仅仅局限于某一区域或某一朝代进行研究。本文主要讨论在历史地理文献数据中引入GIS来进行数据管理和应用的一些思路和方法,以《中国历代户口、田地、田赋统计》一书为数据源,涵盖从两汉到清末2千多年间覆盖全国绝大部分地区的历代各地户口、田地、田赋等统计数字,这些细则是上述研究所不具备的。

  《中国历代户口、田地、必赢官网登录田赋统计》一书在中国历史地理学科研究中是一本极其重要的专著。但传统的纸质书籍使得其中的数据不能便捷的进行查询和管理,也不能达到可视化及相关空间分析的效果(而该书的数据具有很强的空间分布特性),因此本文尝试基于该书利用GIS建立中国历代人口、税赋数据库系统,并在GIS进行数据管理、制图和空间分析,以探索GIS在历史地理研究中的应用。

  本研究所采用属性数据来自《中国历代户口、田地、田赋统计》一书中的200多份数据表格及相关注释。著名历史学家梁方仲的《中国历代户口、田地、田赋统计》一书,根据我国二十五史、历代政书、部分地方志、文集以及近人所编的有关统计资料,将我国自两汉到清末2千多年间历代户口、田地、田赋等统计数字,经过考核测算,分门别类,综合编辑为200多份表格,对于一些重要数字,加以考订注释。这是研究我国经济、土地、人口的历史的重要数据。

  研究所采用的空间数据,来自复旦大学历史地理研究中心与哈佛大学合作完成的1820年即嘉庆二十五年清朝各直省府州厅行政地理空间数据(见图1)。以及对谭其骧《中国历史地图集》的相关地图进行数字化所得空间数据。以这些相关空间数据图件作为本研究所采用的基础历史地理数据框架研究起点。

  本文以梁方仲先生的《中国历代户口、田地、田赋统计》一书中的全部的200多份数据表格为底本,通过使用微软公司的Access软件建立以1个主表多个附表为结构的常规数据库,从书中的200多份数据表格中提取其中历朝历代各个年份的不同行政区域的人口、田地、赋役信息建立1个主表,其余相关信息通过建立相关副表来存储和管理。通过设立起止时间字段来区别同一地名不同年代的数据记录。具体操作包括设计视图,建立数据库结构,定义数据类型及数据录入与校对。并将数据库各表格另存为DBF类型。然后使用ESRI公司的Arcgis8.3软件中的Aramap组件,打开所需的空间数据及其属性数据表格,导入前面制作完毕的DBF类型的数据库表格,通过Arcmap的join功能与前者建立连接,融合为一张表格并保存。

  利用表格新加入的字段及数据,即可通过Ammap的软件功能,绘制若干相应专题地图,实现相关历史地理专题可视化、数据管理及空间分析等,辅助历史学者进行相关科学研究。

  下面以对该书的《清嘉庆二十五年各直省府州厅户口田地及额征田赋数》图表为例,试谈相关数据管理及空间制图与分析功能与应用。

  以梁方仲先生的《中国历代户口、田地、田赋统计》一书中的乙表77《清嘉庆二十五年各直省府州厅户口、田地及额征田赋数》为底本,建立的中国历代户口、田地、田赋数据库之清嘉庆二十五年各直省府州厅户口、田地及额征田赋数部分如下表所示:

  应用Arcmap的表连接功能将如上表所示的属性数据与相关空间数据相连接,利用Arcmap软件的相关功能即可实现其数据管理与制图分析功能。具体如下:

  利用Arcmap自带的数据库管理系统,可以实现对历史地理属性数据的有效管理与查询,如查询某一地理单元的属性信息或查询符合某些属性特征的地理单元的空间分布,以及进行相关统计计算等。这些功能都是实体书籍所不具备的,相比该书对于各统计数据的简单罗列,无疑可以更有效的实现对数据的查询,管理,与利用。

  如图2,可以通过点击所查询州府的空间位置来查询州府的所有属性信息,另外,也可以通过查询已知属性信息来确定相关空间位置及其它属性,操作便捷,易于实现。

  可以通过Arcmap的制图功能制作相应的专题地图,来达到直观的反映历史事物的空间分布特征。并且可以方便地进行各种比较研究与分析。

  例如通过图3所示,读者对嘉庆二十五年各省的户数可以一目了然,可以直接地了解到当时的人口状况,这就极大方便了读者对当时的人口状况进行各种比较研究和分析。而仅仅从原书所提供的表格上,则无法达到这样的效果。

  通过图4所示,对嘉庆二十五年的河南省的人口状况、人口增长情况、各州府之间的人口对比情况、各州府之间的人口增长情况等,可以做一个清晰的比较和概览。

  不仅能对各种属性数据在空间上进行比较,同时也可以对它们在时间上进行一些比较和分析。如图5,即实现了对康熙24年、雍正2年、乾隆27年的各省级单位人丁数进行时间上的纵向比较,从中可以清晰的对康乾盛世的人口增长变化有一个直观形象的认识。

  在原版的实体书籍中.作者没有也无力完成这么多和这么复杂的专题制图,读者只能看到各种枯燥的数据表格,对于这些数据的空间分布和空间比较,则是无法得到实现的。而利用地理信息系统的相关工具,可以很方便快捷、准确的实现这一点。“一幅图胜过一千句话”,相对于传统的实体书籍,通过专题地图的可视化表现,可以得到更多的文本表格所无法反映出的信息,可以更有效更直观了解反映数据所包含的空间位置与状况,这可以使研究者对数据有一个更直接更有效的了解与利用,这些都是对该书珍贵的统计数据价值的极大丰富与扩展,也是本文的价值所在。

  限于时间仓促,相关空间数据不足,本研究还有很多工作尚未进行。在下一步的后续研究中,尚需完成以下工作:利用谭其骧《中国历史地图集》,进行相关地图的数字化,完成研究全部所需的空间数据。对《中国历代户口、田地、田赋、统计》一书的全部数据录入数据库,与相应空间数据建立空间关联以及相关制图等。

  从已有研究结果来看,用地理信息系统手段来完成对历史地理文献数据的现代管理、空间制图与分析,不仅是可能的,而且是非常有益的。不仅能对文献数据价值达到最大限度与最快捷方便的管理与利用,而且可以进行相应的分析与数据挖掘,辅助相关学者进行更深入研究。同时,也为在历史地理等社会科学中引入GIS手段作出了新的贡献,加强了历史学、地理学与计算机科学的学科交流,实现了历史地理学科面向信息化、数字化的初步尝试。此外,对文献数据的管理与应用提供了一种新的模式和思路,在文化遗产的保护与利用方面也具有一定的积极意义。

  本文选自:《湘潭师范学院学报(社会科学版)》第30卷第2期2008年3月

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