《历史地理信息化的理论与实践》受国家社科基金冷门绝学项目“近代中国西部边疆多语种水利史料整理与研究”（23VJXT018）和云南大学研究生优质课程建设项目“数字人文与史学研究”联合资助。21世纪初，中国历史地理学界开始尝试将地理信息系统技术引入研究实践，并发展出“历史地理信息化”这一新兴方向。在当前国家“新文科”发展战略下，“历史地理信息化”在高校历史学的科研、教学中日益重要，因此有必要对“历史地理信息化”的理论与实践进行探讨与总结。《历史地理信息化的理论与实践》系统介绍了历史地理信息化的学科发展历程，实际操作中的应用软件与工具，以及分析方法。针对古旧地图的信息化处理和管理还进行了举例分析，并通过实践案例介绍了历史地理信息化在具体研究中的操作过程。

绪论
　　HGI建设起步于20世纪90年代末，经过二十余年的发展，HGI的内涵和外延已经有了明显的深入和扩展。我国大概在2004年初步明确了以GIS建设与应用为主的发展方向，2018年提出了结合DH与GIS的HGI建设方向。因此，本书认为，现阶段对HGI的定义应为：基于各类历史文献记录，以计算机与互联网为主要辅助技术，在地理信息科学、统计学、数据库技术、文本数字化处理、可视化等手段的支持下，将历史文献记录转换为各类信息的操作过程及其规范、标准与管理方案，并对转换后的信息进行呈现与分析，用以解决历史地理学研究中的各类问题，或传播历史地理学的研究成果。
　　地理信息技术在“冷战”时期就已经存在，但当时基本应用于军事领域，人文社会科学研究很难广泛采用这一技术。民用化、商业化、个性化，是地理信息技术能够从单纯的计算机科学领域走进其他学科，特别是走进人文社会科学领域的**条件。“新千年”伊始，这三个条件很快成熟，由此为HGI的发展奠定了坚实的基础。
　　在全球都沉浸在对“新千年”的种种憧憬与想象时，1998年1月，美国副总统艾伯特 戈尔（Albert Arnold Gore Jr.，任职时间为1993—2001年）在加利福尼亚科学中心开幕典礼上发表演讲——The Digital Earth: Understanding Our Planet in the 21st Century（《数字地球：在21世纪理解我们的行星》），在这篇演讲中，戈尔描绘了信息、计算机网络在人类了解、应用地理知识中发挥巨大作用的图景。“新一波的技术革新使我们能够捕获、存储、处理和显示数量空前的关于地球的信息以及各种各样的环境、文化现象。其中大部分信息具有地理坐标属性——也就是说，它将指地球表面的某个特定位置。”“我认为我们需要一个‘数字地球’。一个具有多分辨率的三维地球模型，我们可以在其中嵌入大量的地理参考数据。”此外，戈尔特别强调了历史信息对“数字地球”的*特作用。“它不仅可以穿越空间，还可以穿越时间 可以以天、年、世纪，甚至地质年代为单位。”这已经具备了HGI的基本要素——时间、空间、计算机网络、数据。③由此，历史也成为“数字地球”的组成部分。戈尔的“数字地球”连同他提出的另一个重要概念——“信息高速公路”，推动了地理信息科技的发展和普及。同时，戈尔作为当时的美国副总统，其观点实际上代表了美国联邦政府的产业战略。“数字地球”和“信息高速公路”概念的提出，很快在世界主要国家引起反响。在当时国内外发展地理信息科学和产业的大背景下，软件、网络环境、科研、社会普及等得到了政府的大力支持，网络环境、软件成本、人才培养等方面获得了极大发展，这为其他学科使用GIS技术成果提供了重要的基础。
　　国内GIS产业与发达国家差距缩短之时，HGI开始起步。如果没有1998年“数字地球”概念的提出，以及软件、网络、技术等要素迅速向民用和商业领域拓展，HGI对其他学科的促进作用很可能会推迟，那样也许其起步很可能会更为艰难。20世纪末，满志敏、李孝聪、王均等先驱开始将GIS手段应用于历史地理学的早期探索。2000年可以被视为HGI元年，在当年的历史地理学昆明年会上，葛剑雄做了题为《面向21世纪的中国历史地理学》的大会报告，其中特别强调了引入现代科技手段对提高历史地理学研究精度的重要性。在这次会议上，李孝聪的《迈向21世纪数字化时代的中国历史地理学》、王均的《21世纪初期历史地理学信息化的实践——近现代地形图处理、专题GIS及网站建设》专门强调了信息化手段对新世纪历史地理学研究的重要意义，这次会议标志着历史地理学开始了信息化建设。④之后，学界对HGI的讨论渐趋热烈。总体而言，学界肯定了以GIS为代表的信息化方法进入历史地理学的积极意义。葛全胜将GIS技术的引入作为20世纪历史地理学的主要进展之一。
　　21世纪初，GIS得到了大力倡导与推广。例如，王均和陈向东的《历史地理学信息化若干问题的探讨》论述了GIS在国内的发展，以及GIS软件在处理历史地名信息中的强大作用。⑥近年来，这一倡导引起了更广泛的学术共鸣，如申斌和杨培娜的《数字技术与史学观念——中国历史数据库与史学理念方法关系探析》⑦及张萍的《地理信息系统（GIS）与中国历史研究》。后者全景式地展示了中国历史学界对GIS的使用现状，且认为包括历史地理学在内的历史学研究向纵深发展离不开GIS支持。⑧此外，潘威等的《GIS进入历史地理学研究10年回顾》⑨和潘威的《“数字人文”背景下历史地理信息化的应对——走进历史地理信息化2.0时代》⑩在理论层面探讨了HGI发展的经验与教训，以及对今后工作的展望。而HGI重要的开拓者和奠基人——复旦大学历史地理研究中心的满志敏一方面参与了这一阶段理论性文章的写作，另一方面他更注意到了GIS应用中的一些具体问题，如历史地理数据整编思想、GIS与历史文献在具体研究上的结合方式等，这些工作对研究实践的针对性更强。因此，这类实证性的研究实际上也发挥了方法论原理构建的作用。
　　从以上对HGI概念的讨论可以发现，这一概念在2000年被提出时，其特指利用GIS软件进行数字化历史地图的编制和历史地理信息系统（historical geographic information system，HGIS）平台的搭建；之后，满志敏将其内涵扩展为利用信息化手段丰富研究资料来源，并与实际研究相结合，这就明确了HGI不仅是辅助性手段，更应成为历史地理研究**的方法。2010年，HGI的外延由“一种地理信息系统”扩展为“地理信息科学的一类”。2018年，HGI 2.0概念被提出。在HGI 2.0时代，HGI与个性化的研究结合得更加紧密，数据表现方式从静态到动态、从平面到三维。HGI的内涵发展日益贴近个人化研究，通过扩大技术手段边界，囊括更多相关学科的技术体系，以符合历史地理学界各分支差异日渐扩大的实际情况。同时，其外延也从制图扩大为数据重建工具、分析工具，进而成为历史地理研究实践中不可或缺的重要工具、思维方式和成果表现方式。
　　**章　学科发展历程
　　**节　学科发展
　　一、蹒跚起步
　　历史不可能游离于地理空间之外，而构成地理空间的诸多要素并非仅靠文字描述就能还原其面貌，已经逝去的地理现象必须依靠一些技术手段去模拟，之后在其基础上进行分析探讨，进而审视不同空间尺度下的历史进程。在目前众多可借鉴的技术方法中，GIS是相对*为理想的选择。GIS目前已经是广泛应用于多个学科和研究领域内的一种方法或计算机系统，早已超出了地学领域本身，而是作为一种管理、分析多种具有空间属性的信息或数据的手段。历史地理学使用GIS的深度和广度亟待拓展，这一现象已经为历史地理学界所认识。自20世纪90年代末，历史地理学开始走上具有自己特色的信息化、数字化之路。
　　地理信息科学作为一门*立的学科，是在地理信息系统的基础上发展而来的，当然也包含后者。20世纪40—50年代尚处于电子管时代的**代计算机就被试图用来管理地理空间数据，特别是地籍数据。1956年，奥地利测绘部门*先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门逐步发展土地信息系统（land information system，LIS），并将之用于地籍管理。1963年，加拿大测量学家R. F. 汤姆林森（R. F. Tomlinson）*先提出了“地理信息”这一术语，并于1971年基于集成电路计算机（第三代计算机）建立了世界上**个地理信息系统——加拿大地理信息系统（Canada Geographic Information System，CGIS），用于自然资源的管理和规划。稍后，美国哈佛大学研究出SYMAP系统软件，以计算机辅助绘制各类地图。由于当时计算机水平的限制，GIS趋向于一种管理软件计算机辅助设计（management software computer aided design，MS-CAD，简称CAD）手段，尚未应用于地学研究。
　　“地理信息科学”这一概念是古德柴尔德（Michael F. Goodchild）在其代表著作Geographical Information Systems and Science（《地理信息系统与科学》）中正式提出的。古德柴尔德是美国科学院唯一一位地理信息科学院士，“瓦特林 路德国际地理学”奖得主，美国国家地理信息与分析中心（National Center for Geographic Information and Analysis，NCGIA）创始人。古德柴尔德具有优秀的数学和计算机能力，当与其同时代的学者尚沉迷于GIS带来的精美专题地图或困惑于复杂的海量空间数据计算时，古德柴尔德已经将自己的思维跳出了把地理信息系统定义为计算机系统的条条框框，而将地理信息的不确定性、地理现象的空间分析方法、空间模型的构建等一系列问题提升到科学的层次去审视，为地理信息科学的进一步发展指明了方向。自此之后，地理信息科学制图功能在被强化的同时，更加专注于空间模型的建立和分析。与地理信息系统相比，地理信息科学更加侧重将地理信息视作一门科学，而不仅仅是一门技术。这主要表现在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中，提出一系列基本问题；地理信息科学在对地理信息技术进行研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
　　遥感技术（remote sensing，RS）是地理信息科学的一个分支，自20世纪80年代开始，就已被应用于历史时期的古河道、古城研究，但这些研究并不能算得上真正意义上的将地理信息科学引入历史地理学。*先，历史地理*

目录
序/张萍i
前言v
绪论1
**章　学科发展历程5
**节　学科发展5
第二节　DH与HGI33
第二章　应用软件与工具59
**节　GIS软件59
第二节　社会网络分析软件67
第三节　波谱分析软件84
第三章　分析方法90
**节　空间自相关90
第二节　格网支持下的空间自相关性分析97
第三节　小波、交互小波与M-K检验110
第四节　分形指数121
第四章　GIS方法与古旧地图处理132
**节　古代地图的信息化处理132
第二节　近代地图的处理143
第三节　基于时态地理信息系统的专项历史地名库的设计与搭建162
第五章　实践案例（上）174
**节　近代新疆灌溉渠系的重建174
第二节　近百年来渭干河-库车河三角洲绿洲灌渠变动及其环境效应212
第三节　近代绿洲灌渠模型建立试验228
第六章　实践案例（下）238
**节　工作目标与主要技术手段238
第二节　1920年代江汉平原的垸田250
第三节　河网结构分析267