歷史地理數(shù)據(jù)的GIS應(yīng)用處理_以清時(shí)期的陜西為例

1、收稿日期:2002-09-20.資助項(xiàng)目:中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院和中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所合作課題。 作者簡(jiǎn)介:王均,博士,副研究員,從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與歷史地理學(xué)研究。Em ail:wangju n歷史地理數(shù)據(jù)的GIS 應(yīng)用處理以清時(shí)期的陜西為例王均陳向東宇文仲(中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院,北京100039(遼寧省遼陽市土地規(guī)劃局,遼陽111000摘要基于G IS 數(shù)據(jù)處理技術(shù),對(duì)清時(shí)期陜西省內(nèi)的縣級(jí)政區(qū)境界做出數(shù)字化建庫,并鏈接歷史文獻(xiàn)中的縣級(jí)人口、耕地等專題數(shù)據(jù),進(jìn)行了人口分布與人口密度、耕地分布與墾殖密度等方面的數(shù)據(jù)分析和制圖。關(guān)鍵詞地理信息系統(tǒng),歷史地理,陜西省中圖分類號(hào)K 928.6,

2、P 208對(duì)基礎(chǔ)性的政區(qū)、土地、人口及若干文化主題的分析,建成具有示范性的省級(jí)斷代地理信息系統(tǒng),對(duì)促進(jìn)歷史時(shí)期的人口、耕地及人地關(guān)系等主題研究,具有深遠(yuǎn)的實(shí)踐意義。1圖形地理信息配準(zhǔn)的GIS 處理與建庫對(duì)此,我們?cè)?200萬比例尺的中國(guó)歷史地圖集(清時(shí)期基礎(chǔ)上,將其掃描后(圖1,與1100萬國(guó)家地形圖數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)空間配準(zhǔn),套合水系、政區(qū)、等高線等地理背景要素,并與陜西省數(shù)字地面模型、遙感影像等數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。結(jié)合歷史地圖制作與文獻(xiàn)考證的經(jīng)驗(yàn)和方法,制作與清史稿-地理志相對(duì)應(yīng)的清代末期陜西省內(nèi)縣級(jí)政區(qū)圖形數(shù)據(jù),以“縣名”(cityname作為共同項(xiàng),鏈接以縣為單位統(tǒng)計(jì)的耕地、人口等專題數(shù)據(jù),形成包含了清末

3、縣政區(qū)名稱、轄區(qū)面積、位置地理坐標(biāo)、耕地統(tǒng)計(jì)、人口統(tǒng)計(jì)、文化現(xiàn)象的數(shù)量化表達(dá)等多種信息的一體化數(shù)據(jù)庫。清代中期陜西的耕地與人口數(shù)據(jù),一方面來自道光年間的陜西志輯稿、秦疆治略及地方志等地方文獻(xiàn)1,2,一方面來自陜西學(xué)者耿占軍、薛平栓等對(duì)原始數(shù)字的考證和專題分析3,4。文化專題數(shù)據(jù)來自張曉虹等學(xué)者的收集和分析。這些數(shù)據(jù)都以圖1清末陜西縣級(jí)政區(qū)及鄰省府州政區(qū)圖Fig.1County lev el administr ativ e boundar y o f Shaanx i pro vince in the late Q ing dy nasty關(guān)系型數(shù)據(jù)庫建庫,以縣名為相同關(guān)鍵項(xiàng)與陜西縣級(jí)政區(qū)的圖

4、形數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)連接。圖形數(shù)據(jù)在GIS 軟件ARC /INFO (8.0版本以后稱為Ar cGIS 平臺(tái)上處理,屬性數(shù)據(jù)在ACCESS 平臺(tái)上處理,兩者連接及圖形顯示和分析,在ARCVIEW 平臺(tái)上進(jìn)行。GIS 數(shù)據(jù)庫中的政區(qū)屬性的分類和編碼采用GB /T 13923-92國(guó)土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼,對(duì)政區(qū)級(jí)別、境界屬性做出統(tǒng)一規(guī)定。人口、耕地等屬性項(xiàng)的原始數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)皆為數(shù)字型,政區(qū)面積單位用平方千米,耕地面積沿用原始文獻(xiàn)中的第1期2003年3月地球信息科學(xué)GEO-INFORM ATION SCIENCEN o.1M ar.,2003頃,頃以下的畝數(shù)以小數(shù)表示。2歷史時(shí)期地理數(shù)據(jù)的GIS 分析處

5、理2.1歷史時(shí)期耕地?cái)?shù)據(jù)的分析在社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息類型中,耕地?cái)?shù)量與人口相比是相對(duì)穩(wěn)定的變量,但是由于受到各個(gè)時(shí)代的土地丈量辦法、耕地賦稅征收、移民開墾、度量衡尺度的不一致等因素的直接影響。自村級(jí)丈量到省級(jí)匯總,田地?cái)?shù)字一直存在著很大的不確定性。因此從歷史學(xué)者梁方仲整理中國(guó)歷代人口、耕地、田賦的數(shù)字之后,只有何炳棣、趙岡、帕金斯等學(xué)者指出歷史時(shí)期土地?cái)?shù)字的失真問題,并未見從正面角度建立各地土地?cái)?shù)字合理數(shù)列的嘗試5。與清代人口中的“丁”問題相似,田地中的“畝”也不是實(shí)際的田畝。筆者查閱的地方志文獻(xiàn)中,發(fā)現(xiàn)陜西省各縣田賦的記錄存在系統(tǒng)的偏差之處。例如在關(guān)中地區(qū)各府州縣,田賦普遍達(dá)到數(shù)千頃乃至萬頃,文字表

6、述中多有“沃壤、膏腴、民勤”等詞匯。陜北和陜南地區(qū)除位于盆地、平壩的縣內(nèi)田賦值達(dá)到數(shù)百上千頃之外,絕大部分縣里的田賦數(shù)普遍只有數(shù)十頃到百余頃。例如西鄉(xiāng)縣記錄田賦391頃,文字記錄中又有“精華渠堰43道,灌田6萬余畝”的數(shù)字。這些縣里“人稀地廣、播種不廣”或“寸步皆山、坡高嶺陡”,“歲力田僅能糊口”等現(xiàn)象皆為事實(shí)。以前,同行有專文討論清代納稅畝與實(shí)畝的關(guān)系、土地丈量中的折畝問題6。在耿占軍的著作中,在府級(jí)政區(qū)層次分別對(duì)陜北和陜南的田畝折算做出反演和校正,提出墾殖指數(shù)(百分比的數(shù)據(jù)7。本文沒有嘗試去修正縣級(jí)田畝原始記錄去建立“合理序列”,而是先將原始數(shù)據(jù)做出空間化處理,通過成圖效果去發(fā)現(xiàn)問題,進(jìn)行

7、比較,從不盡準(zhǔn)確合理的歷史文獻(xiàn)信息中發(fā)掘地方人地關(guān)系的內(nèi)在合理因素。通過圖2所示,關(guān)中平原墾殖指數(shù)(單位面積中的耕地面積高,陜南陜北局部地段墾殖指數(shù)較高,大片地區(qū)田賦數(shù)值的絕對(duì)值和相對(duì)值偏低,考慮到地理?xiàng)l件不利農(nóng)耕、田地折畝、移民開墾等多種因素,開墾強(qiáng)度低于關(guān)中地區(qū)也符合當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)地理格局的實(shí)際情況。借助GIS 數(shù)據(jù)處理和人口-田地-食物關(guān)系模型的建立,可以將關(guān)注 點(diǎn)拘泥于實(shí)際田畝數(shù)的多種推測(cè)轉(zhuǎn)移到地方人地關(guān)系的合理狀態(tài)研究,提出對(duì)農(nóng)業(yè)地理現(xiàn)象的合理解釋。圖2清代中期陜西分縣墾殖指數(shù)圖Fig.2County lev el statistics of far mla ndso f Shaanxi

8、in the mid -Q ing dy nasty2.2歷史時(shí)期人口數(shù)據(jù)的GIS 處理在清代人口史斷代性研究中,曹樹基分析對(duì)比了全國(guó)內(nèi)地主要省份清代府州級(jí)人口數(shù)字,從縣志記錄匯總?cè)?duì)比府州級(jí)記錄,從府州級(jí)記錄匯總?cè)?duì)比省級(jí)記錄,認(rèn)為清朝文獻(xiàn)通考和嘉慶一統(tǒng)志記錄的陜西省的人口數(shù)據(jù)“與實(shí)際人口數(shù)相當(dāng)接近”,表明“戶口調(diào)查卓有成效”8。在其分府人口分析中詳細(xì)驗(yàn)證了陜西人口記錄的可靠性(參見表1。在薛平栓的通史性研究中,也肯定了嘉慶一統(tǒng)志中分府人口數(shù)字的準(zhǔn)確性。此外,薛平栓考慮了陜西省北部?jī)蓧K原本歸屬其他省區(qū)的空間范圍的人口數(shù)量,按合理的人口密度估算后補(bǔ)入“今陜西省轄境”。本文對(duì)原始文獻(xiàn)中的人口數(shù)據(jù)

9、未作更多的考訂,而主要是進(jìn)行人口密度、人均耕地的計(jì)算等分析。通過GIS 對(duì)歷史文獻(xiàn)信息的空間分析處理,將原始的分縣人口數(shù)據(jù)和以縣為單位的分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)展布到陜西省若干地帶的現(xiàn)實(shí)地理空間,給出了多樣化的人口分布可視化效果,一方面增加了認(rèn)識(shí)原始數(shù)據(jù)記錄合理性的新途徑,同時(shí)形象地展示出人口分布空間現(xiàn)象的規(guī)模和格局。其結(jié)果與以往的觀念中陜北地區(qū)人口密度低、關(guān)中地帶人口稠密、陜南地區(qū)在河谷地帶人口聚居的分布模式相符合,可591期王均等:歷史地理數(shù)據(jù)的G IS 應(yīng)用處理以清時(shí)期的陜西為例以認(rèn)為:經(jīng)GIS 處理得到的各縣面積數(shù)字和歷史文獻(xiàn)中原始人口數(shù)字是基本合理的(見圖3。表1清代中后期陜西分府人口數(shù)據(jù)Tab

10、 .1Pref ectural level population data of Shaanxi in the middle and late Qing dynasty府州名1776嘉慶一統(tǒng)志1820修正值18511880新政調(diào)查數(shù)1910修正值西安府242.3296.2294.4325.1103.9206.2206.2同州府158.2180.5180.5198.190.094.1112.9州24.831.427.230.814.110.417.8興安府10.0121.4121.4131.367.395.395.3商州11.375.275.289.857.160.182.3漢中府75.1154

11、.1179.5183.0138.9128.1167.5綏德州24.928.428.433.825.923.434.5榆林府41.851.547.758.341.738.250.6延安府56.063.863.868.930.015.315.3鳳翔府100.0134.8134.8142.9106.793.1123.3州22.125.825.828.313.415.721.2乾州30.034.334.336.618.527.627.6合計(jì)796.51197.41213.41326.9707.5807.5954.5(據(jù)曹樹基中國(guó)人口史第五卷清時(shí)期, 2001圖3清代中期陜西分縣人口密度圖F ig.3C

12、o unt y level po pulatio n density of Shaanx i in the middle Q ing dynasty注:各縣人口數(shù)來自地方志,各縣面積數(shù)來自GIS 計(jì)算2.3文化宗教現(xiàn)象的空間化表達(dá)地方志中對(duì)民俗、宗教等文化現(xiàn)象的記錄可分為兩種情況,大多數(shù)是記錄現(xiàn)象之有無,在規(guī)模方面沒有或難以量化。類似陜西各縣糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的種植統(tǒng)計(jì),歲令民俗中的端午節(jié)是否有賽龍 舟活動(dòng),重陽節(jié)是否有登高飲宴等等,設(shè)計(jì)數(shù)字化對(duì)應(yīng)的屬性值都可以用“0”或“1”表示,對(duì)應(yīng)制作適當(dāng)?shù)膱D例。對(duì)于各縣宗教人數(shù)、教堂數(shù)量等可定量化的信息,就可以增加定量統(tǒng)計(jì)制圖的方法加以表現(xiàn)(參見圖4、

13、基督教徒的分布。具體到在乾州、周至、西鄉(xiāng)、商州等處基督教傳播強(qiáng)度高于其他各處的原因,則是留待文化地理專題學(xué)者的工作。圖41860年以后陜西基督教人數(shù)分布圖F ig .4T he christianity distr ibutio n st atisticsin Shaa nx i since 18603結(jié)論傳統(tǒng)制作地圖乃至歷史專題地圖,長(zhǎng)期以來都是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。其因限于制圖方式及成果媒體的單一性,不可能采取多樣化的數(shù)據(jù)處理方法,對(duì)政區(qū)、人口、田地、文化等歷史地理信息做出多種地圖表達(dá)。隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了地理空間數(shù)據(jù)處理、分析和可視化。快速地提升歷史地理學(xué)的分析處理和應(yīng)用水平,成

14、為地理信息學(xué)發(fā)展的前沿主題。我們以清代中期陜西的縣級(jí)政區(qū)、人口分布、地區(qū)墾殖狀況和文化地理作為GIS 應(yīng)用范例,旨在推進(jìn)歷史地理學(xué)信息化的應(yīng)用與發(fā)展。參考文獻(xiàn)1王志沂.陜西志輯稿.道光七年刊本,臺(tái)北:成文出版社,1970.2盧坤.秦疆治略,道光年間刊本.臺(tái)北:成文出版社,1970.3耿占軍.清代陜西農(nóng)業(yè)地理研究.西安:西北大學(xué)出版社,1996.4薛平栓.陜西歷史人口地理.北京:人民出版社,2001.5王均.編制明清地理底圖的若干問題.測(cè)繪科技動(dòng)態(tài),60地球信息科學(xué)2003年1992,(1-2:4144.6靳爾剛,蘇華.職方邊地:中國(guó)勘界報(bào)告書.北京:商務(wù)印書館,2000.7何炳棣.中國(guó)古今土地

15、數(shù)字的考釋與評(píng)價(jià).北京:中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社,1988.8張研.清代土地制度初探.清史研究集第八輯.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,1997,138172.9耿占軍.清代陜西農(nóng)業(yè)地理研究.西安:西北大學(xué)出版社,1996,3741.10曹樹基.中國(guó)人口史第五卷,清時(shí)期.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2001,702.GIS Data Processing of Historical Records The Case of the Qing Dynasty in ShaanxiWANG Jun CHEN Xiangdong(Chinese A cad emy of S urv ey ing and M ap p

16、ing ,Beij ing 100039YU W enzhong(L and A dministration Bureau of L iaoy ang City ,L iaoning P rov ince ,111000Abstract With GIS data pro cessing ,the histo rical reco rds o f county boundary,population distribution,far mland statistics and cultural phenomenon in Shaanxi Prov ince during the Qing Dyn

17、asty were transfo rmed into dig ital database w hich is com posed of the GIS analy sis platform for fur ther study of the man-land relationship during historical period.Fo r county level historical boundar y,there are sev eral g uidance to follow ,such as the records of major rivers ,tow ns and resi

18、dencial areas ;the com pilation of ancient maps ;the w atershed div ide ,etc .For the population distributio n data,the number w as linked to the county's nam e,and w ith the careful evaluation,the data o n each county of Shaanx i province in the late Qing dynasty w as credible for GIS pr ocessing .Fo r the farm land recor ds ,the unit of mu (o