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數據說明

中國歷史地理信息系統項目(CHGIS)于2001年1月8日正式啟動,該項目由[羅斯基金會]資助。 CHGIS項目試圖建立一套中國歷史時期連續變化的基礎地理信息庫,為研究者GIS數據平臺、時間統計以及查尋工具和模型。

正是希望有一套可共享的數字化基礎歷史地理信息的設想,才促使來自不同國家的學術團體集合在一起,構成CHGIS項目。CHGIS數據的版權歸項目管理委員會所有,但同時,每一個提供數據的學術團體,具有以他們認為適當的方式進一步修改他們自己數據的權力。這樣做的目的是希望至少有一套可以共享的GIS數據,以便學者和其他有興趣的團體方便地獲得并得到許可,用于教學、研究和成果發表中。

CHGIS數據1.0版的發表標志著CHGIS項目成果的面世,該版本數據主要包括清代1820年的基礎地理數據。此后,項目將繼續工作,建立連續的時間序列,描述地名、行政建制和其他基礎地理要素的隨時間的變化。最終目標是建立一套靈活的工具和數據,以便檢索和查詢中國基礎歷史地理信息。每一個隨時間變化的獨立地理要素記錄擁有一個唯一的ID號,它可以用作相關數據庫中的關聯編碼,也可以此連接相應的地理要素釋文,同時用戶也可以用此ID號把自己的數據連接到CHGIS數據中,并利用CHGIS數據,按不同歷史時期和不同數據集的方式,查尋、檢索和顯示用戶數據。

用戶可以通過管理委員會指定的網站下載CHGIS數據,或通過預制的CD-ROM獲得數據。無論是網站還是CD-ROM上均提供有關項目和項目進程的說明、當前數據、用戶協議,以及如何使用數據的樣例。

項目背景

CHGIS項目深受以下幾位學者工作的影響:①譚其驤教授(1911-1992)(復旦大學),《中國歷史地圖集》(8卷,1982-)的主編,該圖集是中國歷史地理的經典參考。②葛劍雄教授(復旦大學), 歷史地理研究中心主任。③施堅雅教授(加州大學Davis分校),他開發了中國空間結構模型,其包括中國宏觀區域經濟/社會市場系統的8個層次。④William Lavely教授(華盛頓大學),他推動中國時空計劃(CITAS)數據庫的研制。⑤Robert Hartwell教授(1932-1996)(賓夕法尼亞大學),他自己建立了從唐至明時期6個時間斷面的歷史GIS數據。⑥Lawrence Crissman教授(格里菲斯大學),他開發了當代中國縣級行政界線(1980-2000年)連續變化GIS數據。

譚其驤教授:復旦大學歷史地理研究所前所長,指導了創造性的《中國歷史地圖集》的編纂工作。在這8卷本圖集中,譚教授和他的同事們用現代地圖的方式描述了各個朝代疆域、行政建制、聚落、自然地理要素的主要特征。由于該圖集重要的學術價值,這部著作也被掃描制成電子版和數字化后形成GIS數據,前者可以有中國地圖出版社出版的電子版(1997年),后者有中國社會科學院授權,中研院開發的電子化歷史地圖集GIS數據,該目前該數據僅限于中研院內部使用。

葛劍雄教授:現任电竞竞猜app主任,該研究中心保存有《中國歷史地圖集》編纂時積累的數據描述、定位和考釋資料。目前葛劍雄教授和該中心的一批專家正在編寫有關中國歷史地理基礎信息系統的釋文資料,按統一的格式考訂秦漢以來聚落、政區等地名的形成和演變關系,并編寫相應的數據庫和GIS數據。

施堅雅教授:多年以來開發了中國空間結構模型。他的研究對CHGIS項目的目標和方法形成起了很重要的促進作用。他早期的研究中國農村的市場和社會結構(1964-65)展示了區域的時空系統如何受市場的影響,并提出市鎮的三個層次結構,以及它們在城市空間關系系統中的地位和作用。他在專著《中華晚期帝國的城市》(1977)構造了中國社會經濟景觀的結構,這些結構展示了區域內城市和市鎮的區位中心作用,以及它們的空間聯系關系。施堅雅教授的另一個研究中國歷史結構(1985)從理論上闡述了中國社會空間結構之間的關系。1989以來,施堅雅教授一直從事當代中國GIS地圖和相關數據庫的研究和開發工作,最近已經完成了中國12,000個城鎮區位中心的分析工作,并描述了這些區位中心的空間層次和空間隸屬關系。

Robert Hartwell教授:1996年謝世。其后,Hartwell太太把教授夫婦共同建立的空間數據(該數據研制得到中國歷史服務 公司贊助)捐贈給了哈佛燕京學社。這些數據包括從唐朝至明朝主要朝代標準年代斷面的縣界GIS數據,這些數據的 編制是基于“協同定位(co-location)”概念,利用了現代縣級行政單位界線的GIS數據,根據縣級政區的 設置遷廢等信息,重建歷史時期相同縣級政區的界線。盡管此方法確定的縣界在某些例子中存在一定 的問題,但這些GIS數據在GIS工具的支持下,已經可以提供查詢、檢索和重建特定時間斷面的縣級政區界縣的 功能,這些功能是一個歷史地理信息系統最基本的功能。Hartwell教授的數據將與CHGIS項目數據 一起發布,作為一種確定歷史政區單位的方法和數據編制方法介紹給學者。更詳細的討論和說明,請參見:包弼德教授撰寫的 Hartwell教授的GIS數據介紹一文 (WORD文件)。

Hartwell教授的GIS數據為CHGIS項目提供了借鑒方法和數據編制概念,這使得CHGIS項目節約了許多時間。 但CHGIS項目和數據并不是Hartwell教授工作的擴展,而是一個全新的研究項目,與Hartwell教授GIS數據的最大差 別是,CHGIS項目的歷史空間數據(包括聚落點和行政界線)建立在电竞竞猜app詳細研究的原始資料 來源和考訂說明的基礎上。如前所述,Hartwell教授的GIS數據是利用“協同定位”概念,以當代縣界為基礎,建立 歷史時期的縣界。而CHGIS項目在建立縣界時除了參考現代的縣界外,歷史時期縣界的確定參考了當時各種文獻記 載(包括縣治或定位聚落與縣界的距離、縣界與特定地理參照物的走向關系等記錄信息),并以文字解釋的方法記 錄了這種確定過程和編纂者的考訂意見。這種方式的好處是,通過研究提供了一個根據目前了解的信息和理解能力, 能夠確定的最佳定位和劃界的解釋,同時也為用戶提供了根據他們自己的資料和認識修改這個解釋的空間。有興趣 的用戶完全可以依據他們自己的研究資料和認識,修改空間數據的定位、走向,以及與此有關的屬性數據和注記方 式。這種方法充分利用了GIS數據的靈活性,可以不斷地改進和修正CHGIS數據,從而使中國歷史地理基礎信息不斷 完善和成熟。可以說這是一種基于傳統的中國歷史地理基礎數據,但又和現代技術緊密結合的技術和方法。

William Lavely教授:工作于華盛頓大學杰克遜國際研究學院和社會學系,對中國人口學有著廣泛的研究。Lavely教授是 中國時空計劃(CITAS)的主要研究者之一,該項目第一個向用戶提供 可供共享的中國縣級社會經濟GIS數據。此外,在人口學研究中,Lavely教授也開發了一套 中國語言地圖集編碼方案 (PDF文件),這個編碼方案使得CITAS的GIS數據可以用來顯示語言分布。

Lawrence Crissman教授:亞洲空間信息和分析網絡(ACASIAN),近十年來從事編纂中國、 其他亞洲國家和前蘇聯的系列GIS數據工作。其中中國數據尤為重要。因為這些數據集成了當代和歷史地圖、遙感 數據和1980年以來行政單位國家標準編碼(國標碼)連續序列數據庫。其中國標碼數據庫可以識別省、地區、縣 等不同單位,并方便地逐年追溯它們的任何變化。對于相同地域的行政單位,通過時間檢索可以同時查獲前后變 化的設計,Crissman教授為CHGIS設計的“空間-時間數據庫模型”的GIS草案中提出了重要的思想。

數據應用

CHGIS項目設計的目的是為學術研究提供一個GIS數據平臺。并充分考慮了數據的靈活性,允許更新版本以及變更數據的特征屬性、空間形態、以及有爭議的政區實體等。CHGIS試圖建立一個可靠的、開放的基礎地理信息數據庫,而不是僅僅提供一種各要素之間關系封閉的一家之言。CHGIS數據遠勝于印刷的紙質地圖,它的長處是個地理要素之間的關系可以修改和更新。只要有新的內容,新“版本“只要 發布在互聯網上,就可供用戶下載使用。CHGIS數據編輯者設計了很好的編輯標準,用于 管理數據庫的內容,以及管理和協調正式版本的發布。

用戶下載CHGIS數據后,可按中國歷史上任何時間檢索行政單位和聚落,并創建特定時間和特定地區的用戶自己電子地圖(參見樣圖),也可以加入用戶自己數 據作空間分析和專題制圖,或按自己的興趣建立特定的統計模型。本數據中也包括歷史海岸線、歷史主要河流和概括性的地形圖像。用戶數據與CHGIS數 據集成的方法有以下四個基本步驟:

按需要的時段、區域、與用戶數據相關的特性在CHGIS數據中檢索數據,把檢索的數據輸出為一個單獨表格(必須包括CHGIS數據各記錄原有的ID號)把用戶數據(或屬性值)連接到這個檢索到的表格,連接好的表格再次連接到相應的CHGIS空間數據文件上。用戶在把自己的數據與空間對象連接好后,就可以繪制專題地圖,或進行其他的空間分析。分析結果可以輸出為表格、電子地圖、或是其他數據模型的基礎數據。

歡迎CHGIS數據用戶提供他們自己的數據,讓學術界共享。CHGIS可以幫 助用戶把數據發布在復旦大學歷史地理中心的"禹貢"網站、或、 ,和其他元數據信息交換站。

歡迎用戶為CHGIS數據提出修改和更正的建議,建議可以通過電子郵件以及網頁上專門的表格傳送給編輯者。CHGIS編輯者會認真考慮用戶的建議。如果建議被采納,將在以后正式的CHGIS產品中的相關記錄釋文中注明。

數據和數據庫設計

1. 目標

CHGIS項目的目標是建立中國歷史時期基礎地理信息系統數據庫,這個數據庫依據GIS技術,表達這些基礎地理 信息空間分布,以及隨時間的變化。同時為用戶提供最簡潔的數據查詢、檢索、編繪數據地圖和連接用戶數據的功能。

歷史地理信息包羅萬象,有自然的,如氣候、地貌、災害動植物等;也有人文的,如政區疆域、聚落、經濟、人口、文化社會等。 但其中有一些是最基礎的信息。從有關地理內容的表達來看,無非有兩個基礎的因素,即空間位置和要素內容(當然要素中又可以延 伸出許多相關的類型)。但表達地理信息在地球表面位置的科學方法經緯度系統是近代科學的產物,在中國歷史上的大部分時間中還 沒有這個系統和完善的概念,實際上歷史文獻記載中的地理信息是通過另一個系統來表達空間位置的,即眾所周知的地名點和區域( 行政的或自然的),如某地發生水災、某地有多少人口、某地有什么樣的社會文化習俗,或某現象在某山某河之陽等等。這個大部分 以人文要素標記的地點和地區實際上起著與經緯度相似的作用,用以標記地理要素所屬的空間位置。

當然這個傳統上的基礎信息其局限和缺陷是顯而易見的,如要素位置的相對性、名稱會隨時間變化等等。但這是一個事實,歷史地理 研究依賴的歷史文獻信息就是這樣表述的,我們必須面對這個事實。譚其驤先生主編《中國歷史地圖集》的出版歷史地理意義重大, 如果從信息角度來看,是把歷史上傳統的空間信息描述方法和內容,轉移到以現代地理坐標為基礎的現代地圖上,大大方便了閱讀和 研究歷史地理信息,提高了歷史地理信息空間位置的準確性。以計算機技術為基礎的中國歷史地理信息系統從基本目的上來看,是傳 承了《中國歷史地圖集》的主要目的,也是把基礎歷史地理信息標定到現代空間位置基礎上。但CHGIS也提供了紙面歷史地圖所不具有 的功能:1,歷史地理信息的連續變化,CHGIS數據不是描述一個或多個時間截面的空間信息,而是描述這些信息在時間上的連續變化。 2,空間信息分布與文字屬性信息的有機結合。3,可以方便地查詢和檢索用戶需要的基礎地理信息。顯然這樣一個系統和數據將為我們 的研究工作帶來很大的方便。這是我們從事歷史地理信息系統研制工作的第一個目的。

隨著數字化時代的到來,很多原先用一般印刷手段保存的信息將轉移為數字信息,有關的歷史空間信息也將如此。數字化的歷史空間信 息有一個重要的前提,即信息的空間可比性。兩幅印刷的地圖也許看上去一樣的,但數字化后在空間位置和投影的基礎上能否很好地疊 加可能就有很大的問題。同樣,歷史地理信息也是如此,如果不同的人用不同的標準編制了各自的專題歷史地理信息。在希望用這些不 同來源的信息進行比較時,很可能發現空間數據不能很好地疊加,甚至無從比較。顯然,在歷史地理信息方面需要有一些技術標準,或 稱為數據平臺,以便今后各種歷史地理的專題信息可以準確地疊加和相互比較。CHGIS項目的另一個重要目的就是希望CHGIS數據成為這樣一個 平臺,為歷史地理信息化的發展打下一個很好的基礎。

2. 概況:

現階段中國政區系統數據是使用國標代碼系統表達省、市、 縣一級的政區。以6位數字表達的國標代碼同時也唯一的確定和表達了在中華人民共和國疆域內各 政區之間的隸屬關系。但行政區域是隨時間變化的,包括名稱變化以及行政區域合并、分置、新 建、撤銷等形成的界線變化。CHGIS數據模型的基本功能需要有機地描述這些變化,并允許用戶按 他們需要的時間和地區重新組合數據庫中的數據。此外,數據也需要具有跟蹤一個行政單位地理形 態的前后變化過程和其本身變化對其他部分的影響。能按時間檢索行政區域的變化是CHGIS空間- 時間數據庫設計的基本概念。

3、方法:CHGIS數據模型發展有三個階段。

CHGIS數據的模型涉及到時空數據模型的問題,即在原有空間三維數據的基礎上,有增加了時間維度,形成四維的空間。由于時間在表達上與空間不一樣,給數據管理和數據庫結構都提出了新的問題,這個問題目前在GIS學界仍然是比較前沿的課題。CHGIS數據在時間維度上采用比較簡單的離散時間表達方式。同時,我們在數據庫的設計上采用漸進的方法,分為三個階段。根據資料數據,以及我們在研究中對數據性質認識的加深,逐步采用不同的數據庫表達方式。但這三個階段的數據庫方式是個連續的和有機的銜接,分階段逐步過渡,最終完成我們的目標。

第一階段:數據發表在chgis數據集 1.0版。該階段的研究工作具有試驗性質。 按三個區域編制數據:1、太湖周圍地區,重新編制縣界和按1:100萬底圖精度下,在縣的范圍內 編制村鎮的點位置,所有記錄有相應釋文;2,上海地區(歷史上的松江府),建立上海地區建 縣以來所有府縣界線和府縣治所及村鎮位置的連續時間變化序列,所有記錄都有相應的釋文。上海地區地區 數據也配置了基于MapInfo的查詢工具,用于查詢特定年份的政區和聚落變化情況; 3,除上述區域外的清朝1820年疆域的其他地區,資料主要依據譚其驤主編的《中國歷史地圖集》 (清時期卷)。數據格式具有工作表的形式,每一個行政單位直接列出所有的行政隸屬關系。這個階段的數據庫結構將在以后的階段中仍然保留為基礎工作數據庫的形式,因為直觀和方便是它最大的長處。

第二階:段將按數據記錄的GIS屬性編制到相應關系數據庫中,利用每個記錄 唯一的KEY_ID號與空間數據相聯結。此階段數據模型將加入表達地理要素時間變化的新數據。第 二階段數據模型中的記錄形式與第一階段數據表中記錄基本類似,但把每個行政單位的隸屬關系 緊縮到一層,同時用“part-of”指示相應的隸屬關系記錄,以此達到減少數據冗余量的目的。 第二階段數據模型的其他表格將包括地理要素的時間序列,以及與GIS空間數據聯結關系的表格。

第三階段:將建立完整的歷史地理信息編碼系統,并建立關聯數據庫連接該 項目的研制數據(包括空間數據、屬性數據和文本數據),以及其他相關的其他來源數據。并開 發基于互聯網載體和基于光盤載體的用戶工具,方便用戶從任何需要角度,查詢CHGIS數據中的任何部分。