丝绸之路历史地理信息平台研究范文

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《江苏丝绸》2017年第4期

摘要:丝绸之路历史地理信息开放平台是国家社科基金重大项目以及国家文化产业支持项目双重支持、重点建设的重大工程，以服务“一带一路”国家基础建设为目标，针对二千年陆上丝绸之路地理信息进行采集、储存、分析、管理。它的设计定位是:开放的，服务于科研、教学与政府咨询的综合性基础历史地理信息平台;设计理念为开放、便捷、易管理、好操作。对历史地理学研究的意义在于:(一)方便学者利用丝路沿线综合的历史地理数据资源。(二)为丝绸之路历史地理长时段、综合性问题研究提供平台。(三)利用平台资源，方便学者开发自己的个性化专题研究内容。

关键词:丝绸之路;历史地理;GIS;设计理念

GIS用于历史地理学研究是近年来历史地理研究手段的革命，这种革命不仅拓展了历史地理学的研究内容，同时也带来了研究理念与思维方式的变革。然而，利用GIS进行历史研究，需要计算机、软件系统、地图资源等辅助工具，方便的平台系统是推动其发展的基础条件，因此，近年来各国政府与科研院所大都投入人力、物力，致力于本国的历史地理信息平台建设，分门别类的历史地理信息平台年年增加。［1］由复旦大学历史地理研究中心与哈佛大学联合开发的中国历史地理信息系统(CHGIS)也是其中重要的历史地理信息平台。中国历史悠久，历史地理信息丰富，如何挖掘历史资源，利用大数据理念进行历史研究，建设多要素、多专题历史地理信息系统尤为重要，而综合的历史地理信息平台搭建就更加迫切，丝绸之路历史地理信息平台就是在这样的契机与时代背景之下建立起来的。丝绸之路历史地理信息系统(SRHGIS)是受国家社科基金重大项目支持，围绕国家“一带一路”倡议而建设的有关陆上丝绸之路的历史地理信息系统，其目的是根据现有的研究内容，建立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、开放的基础历史地理数据库，内容包括二千年丝绸之路沿线自然环境、土地利用、交通、商贸、民族、宗教、文物遗址、文化传播等要素的数据集，为丝路沿线综合性学术研究提供历史地理基础数据。［2］作为丝绸之路历史地理信息系统建设，该数据集内容丰富，涉及目前丝绸之路沿线自然与人文要素的方方面面，需要系统平台进行存储、管理、分析与输出。丝绸之路历史地理数字化应用平台主要针对以上系统数据而建，旨在借助现代计算机技术、3S技术(RS、GPS、GIS技术)，搭建一套集丝绸之路历史地理时空数据存储、管理、应用、分析和共享的时空大数据科研服务平台(以下简称“平台”)，目前已试用上线。①本文主要介绍这一平台的理念、架构、特色与价值，以方便历史地理学者了解、利用及科研服务。

一、丝绸之路历史地理信息平台的结构设计理念与技术优势

作为历史地理信息平台，最关键的要素不外乎对数据的采集、管理、分析与共享功能的实现。由于历史地理信息系统有别于地理信息系统，它所涉及的数据时间跨度长，历史资料采集困难，数据开发与管理相对复杂;同时，它所服务的学者领域也非常广泛，包括历史学者、地理学者、考古工作者等，这其中要求历史学者需要熟悉地理信息系统的理念，地理学者也要明了历史数据的提取。作为跨学科的应用平台，为了能更好地服务于各学科学者的需求，平台设计的总体理念定位在开放、便捷、易管理和好操作上。开放:丝绸之路历史地理信息平台是集数据集与分析应用于一体的开放平台，平台与用户数据分离，使用方便。一般的GIS应用系统多是封闭的专用系统，这种系统的GIS部分需要特殊定制，GIS系统与用户数据集成在一起，不可分离。这样的封闭系统需要GIS专业人员做特殊开发，虽然功能强大，但费时费力，应用面窄。本系统的设计是将系统平台与基础地理数据以及用户数据分开，平台只提供基本、通用的系统功能，可以独立操作。用户自己可以利用平台建立专题数据，平台则自动实现用户专题数据和丝路专题数据的链接，自动生成各种专题历史地图和专题历史地理信息系统。便捷:系统设计时突出了平台的通用性，平台可适应多种学科的需要:历史学、考古学、地理学、经济学乃至文学等。可以利用平台的各种功能，生成具有各自学科特点的GIS系统。考虑到从事人文学科的学者通常对于计算机和应用软件比较陌生，系统设计还考虑到方便使用，多利用鼠标进行选择，尽量减少直接输入。易管理、好操作:平台设计较为简捷，数据中心与门户可以实现一站式丝绸之路沿线历史地理数据资源的、搜索、浏览、申请、审核、评价、收藏、下载等功能。利用元数据进行数据统一组织和，不同类型数据支持多种操作，如在线浏览、查询、下载，且支持多种数据格式，转换方便。技术系统直接决定平台运转的速度与操作程序，为方便广大用户在不同尺度地图与不同水平的计算机上进行系统操作，西安云图信息技术有限公司在开发该平台时，大量参考与综合目前国内外最先进的技术系统，其优势表现在以下四个方面。首先，平台构建于云服务和时空大数据技术之上，能够实现大规模时空数据的存储、、共享和可视化展示，同时还支持多种基于“云模式”的空间分析模型，可以对平台数据和用户贡献数据进行空间叠加、在线制图和数据分析，方便进行多源数据的探查、叠加和知识发现。相比目前业内其他相关公开的系统，该平台不但提供了开放的用户数据、在线制图和上传数据共享的功能，还具备强大的在线可视化和分析建模能力。其次，平台融合了多种主流技术及其框架，商业组件和开源技术并存。第三，平台接入了大量第三方服务，极大丰富了平台的数据和功能，如天地图、高德、Google、OSM、百度等地图服务、哈佛CHGIS地名数据服务以及台湾中央研究院中国历史地图数据服务等。此外，平台本身所有数据和在线模型分析功能都以标准REST服务方式对外提供，以方便其他系统对接调用，扩展了平台应用领域。第四，基础数据数量大也是本平台的一个特色。基础数据包括多比例尺基础地理数据(行政、地名、水系、交通等)、历史地图数据、影像数据、高程数据等。如1∶100万基础地理数据，实现丝路沿线比例尺尺度1∶100万地理数据建设，包括交通、地名、水系、境界、铁路、湖泊、居民地等常用基本要素。高程数据:进行丝路沿线90米分辨率和境内30米，重点区域达到15米分辨率高程数据库建设。开展了丝路沿线影像数据库的建设，下载、匀色、拼接、裁剪，搭建了丝路沿线中高分辨率影像数据库。

二、丝绸之路历史地理信息平台的结构与组成

丝绸之路历史地理信息平台具备时态GIS、三维虚拟展示、WebGIS、云GIS、空间建模和分析功能。平台的组成大体包括三个部分:1.基础设施。包括计算机硬件、软件以及部署环境的建设，数据库、虚拟化环境、集群环境、GIS平台、操作系统、Web服务等。2.数据中心。数据中心主要负责对历史地理时空数据库的建设与管理，包括基础地理和影像数据、历史地名数据、历史专题数据(生态环境、土地利用、交通商贸、城址城市、民族宗教、文化传播等)、资源和目录数据、运维管理数据。同时融入数据的采集和ETL工具、数据的运维管理子系统，实现一站式丝绸之路沿线历史地理数据资源、搜索、浏览、申请、审核、评价、收藏、下载等功能，是本平台的核心。3.平台系统。平台系统包括科研数据集共享和门户子系统、时空数据框架子系统、科研模型分析子系统、智能推荐和统计分析子系统、运维管理子系统。其中时空数据框架与空间模型分析最具操作性。时空数据框架是基于ArcGISGeodatabase模型设计实现的一套时空数据库，采用Post-greSQL和ArcSDE进行存储和管理，内容包括丝路时态基础地理、影像、高程等数据，还包括各个科研专题数据库，各个专题数据和基础数据通过统一的定位、编码和时态框架进行集成，数据格式为gdb。在本平台，它是地图的入口，实现“丝绸之路”各类资源数据分目录导航、定位、叠加、浏览、查询和统计分析应用，基于HTML5和Javascript技术实现，是一个集成系统，整合7个专题(自然环境、土地利用、交通商贸、民族宗教、文化传播、城址城镇、文化遗产)和基础数据，提供基本GIS功能、图层操作功能、资源目录查询和导航功能、时态推演功能、变化分析功能、多时态对比功能等。且通过二三维Web方式对丝绸之路基础和专题要素进行综合展示、查询、分析和应用。空间模型分析子系统建立在丝路几个专题系统分析基础上，采用Web的方式对科研分析模型进行集成、Web、动态运算和展示。实现模型创建、和Web集成调用，将GIS分析模型搬到云端，实现在Web端的参数调整、动态分析和结果展示。是基于Python、GP和SOE所进行的扩展开发。

三、丝绸之路历史地理信息平台的基本功能

1.历史地名查询功能:作为历史地理信息系统，历史地名的转换是非常重要的。由于中国历史跨度长，地名变更的频率高，一地多名或多地重名的现象经常出现，因此，地名数据库就成为历史地理信息平台不可或缺的组成部分，也成为查询地理信息最重要的环境，丝绸之路历史地理信息平台专门设计了强大的历史地名数据库，吸收目前国内相关平台的优点，保留CHGIS所创造的历史地名“生存期”概念，同时在地名的辨识方面又有所创新。地名点包括政区地名、自然地物名称、交通驿站名称、历史民族聚落点、国家名称等，层级与类别较以往更加复杂，平台的搜索功能也非常强大。

2.地图的叠加与分析功能:时空框架综合了平台所有的空间数据，以目录的形式呈现，支持多要素的空间叠加，进行区域的多要素综合分析，为进行丝绸之路沿线区域综合研究提供方便。另外，在时空框架中实现内置模型，包括可视区域分析、地形分析、成本距离计算、动态插值分析、水文分析、网格分析、趋势分布分析、剖面分析、加权叠加分析、热度分析、社交网络分析等。这些分析模型的植入，大大方便了历史地理学长时段、综合性的运算与处理能力，也是进行可视化研究的一个捷径。

3.强大的制图功能:地图制作与输出是本平台最重要的功能之一，平台专门在时空框架中设置了绘图工具，可以直接进行点、线、面的绘制，地图要素丰富，图库符号齐全，操作系统简单。操作者可以任意添加数据，制作自己所需的地图，也可利用丝绸之路网络平台内的数据进行重新编辑。同时接入了天地图、高德、Google、OSM、EsriOcean等多种格式的底图图层，支持多种底图切换，并设置了无底图模块。另外，我们与台湾中央研究院计算中心合作，接入由其开发的中国历史地图集数字化成果，历史政区底图齐备。

4.地图在线配准功能:历史地图时代早，包含丰富的历史地理信息，河流、水文、交通、聚落信息量非常大，传统历史文献中很难找到这样的记载。但由于受测绘技术与水平限制，与今天的地图信息进行比照、提取较为困难，因此，历史地理学者多方探求历史地图数字化的方法，进行相关数据的提取。而历史地图数字化的第一步就需要进行地图配准。丝绸之路历史地理信息平台建有丝路地图数据库，同时配备了地图在线配准软件，将图库中的地图或自已的地图上传到平台之上，可以进行在线配准，为地图信息的提取、利用提供了便利条件。

5.三维动画演示功能:历史河流水量变化、湖泊伸缩、水利工程利用、交通道路走向的可视复原，可以形象地帮助我们理解历史时期自然与人文要素在空间的变动过程，丝绸之路历史地理信息平台在三维动画演示功能上也做了相应的尝试，更直观地显示出历史要素的空间动态过程。

6.地图的卷帘、对比功能:丝绸之路历史地理信息平台设计了地图的卷帘与三窗口对比功能，随意选择两种格式的底图都可以进行卷帘查看。三窗口对比可以选择任意三个不同时期的水系图或湖泊分布图等，在同一页面上比对，这对于历史变迁的显示一目了然，非常适合历史地图的对照与比较研究。

7.历史地图数据库及利用:平台为实现历史地图的网络和共享，定义了历史地图元数据项，包括贡献者、单位、数据时间、主题词、描述、学科类别、数据类型、空间位置等。可以根据空间和属性条件对历史地图进行检索和浏览，为提高图像网络浏览速度，采用深度缩放技术进行实现。

8.地图故事呈现:地图故事模块采用图文并茂的方式对历史事件进行可视化，该模块完全开放给注册用户，用户可以利用个人中心，根据时间、地点、人物、事件等要素地图故事。地图故事中集成了强大的制图功能，可以进行点、线、面、文字和标记绘制，除了这些简单的制图功能，还可以绘制复杂的军事符号和曲线符号，用于表达诸如古代战争、人口迁移等带有动态过程的可视化分析。

四、平台对历史地理研究的价值与意义

1.平台建设对于丝路沿线综合历史地理信息资源的利用具有重要价值。丝绸之路历史地理信息平台首先是相关历史地理信息资源管理的系统，它将目前国内外各种类型的历史地理数据分别存储，包括文献资料、地图资源、图像资料、考古文物信息、声频音频资料全部纳入到系统当中，利用平台方便的查询系统，随时调用，数字化地图也可以实现部分在线配准功能，方便了历史地理信息的提取，历史地理学者在这个平台之上，可以方便地找到自己所需的各种数据资源，从而大大提高了资料的使用效率，是丝绸之路研究不可或缺的资源宝库。

2.平台建设为丝绸之路历史地理问题综合研究提供方便。平台是在丝绸之路历史地理信息系统开发基础之上搭建的，丝绸之路专题数据库是它的基础，七个专题子系统中融合了大量历史地理数据，都是经过细致考证、考察、定位而形成的系统数据集。［3］利用这些数据，配合平台的地图开发功能、分析软件以及地图在线配准功能，将数据、地图、分析融为一体，大大方便了历史地理工作者的科研需求，无论进行丝路沿线的历史、考古还是针对区域研究，都可以在线使用，将丝绸之路沿线专题历史问题的研究进一步加强与深化，特别是对于丝路沿线长时段、综合要素的历史分析具有得天独厚的优势，因此，对历史地理工作者来讲，它是一个非常方便的科研基础平台。

3.开放信息系统也是方便学者开发个性专题研究内容的数据平台。丝绸之路历史地理信息平台是一个开放的工作平台，该平台是基于丝路时空框架数据库和相关服务体系，用于实现面向科研和服务的大数据平台。用户通过该平台可以进行丝路时空框架专题数据查询、浏览、分析、统计、研究和制图，也可以共享自己的科研成果，对于平台的科研成果还可以进行申请、下载，利用平台提供的模型分析功能，基于丝路数据进行时空分析，且根据自己的需求，生成新的研究数据与成果，可以用于科研与教学，也可以在平台上形成共享。因此，该平台也是科研工作者与爱好者进行个性化产品开发的一个很好的工作系统。

总之，在信息化时代，地理学研究手段不断更新，服务于历史地理研究的专题性、开放的历史地理信息系统应用面越来越广，开放的历史地理基础平台尤其需要。因此，建设共享的丝绸之路历史地理信息平台，可以助力历史地理研究，推动历史地理学科的信息化建设，提高历史地理专题研究的精度，增加历史地理学研究手段，为历史地理学在新的历史时期打开更广阔的学术前景。

参考文献:

［1］王大学．国际学界国家历史地理信息系统建设与利用的现状及启示［J］．江苏师范大学学报(社会科学版)，2016(3)．

［2］张萍．丝绸之路历史地理信息系统建设的构想及其价值与意义［J］．陕西师范大学学报(哲学社会科学版)，2016(1)．

［3］张萍．GIS技术与二千年丝绸之路道路复原研究的新思路［J］．中国史研究动态，2017(2).

作者：张萍 单位：首都师范大学