空间信息技术在丝绸之路历史变迁中的应用及研究进展，本文主要内容关键词为：信息技术论文,研究进展论文,丝绸之路论文,历史论文,空间论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
“丝绸之路”是沟通中西经济、政治、人员、文化和思想交流的一条大动脉。在海上丝绸之路大举开通之前，陆路丝路东起中国，穿越西域、古印度、阿拉伯—波斯社会，一直通向希腊—罗马世界。丝路输送的并不仅仅是丝绸，而且从时空变迁和历史交流等方面综观全局，已经从一个简单的纯商业之路上升到了亚欧大陆的政治文化交流的桥梁，正如联合国教科文组织所提倡的那样：“丝绸之路是对话之路”。由陆路丝绸之路又衍生出了诸如“海上丝绸之路”、“西南丝绸之路”、“瓷器之路”又“草原之路”、“皮货之路”、“茶叶之路”、“沙漠之路”和“骆驼队之路”等形形色色的名称。虽然这些耳熟能详的名称之科学性和历史真相，尚有商榷余地，但它们在中外关系史上的作用却不容置疑。
经过数千年的历史发展与演变，丝绸之路经历了起步、发展、繁荣、衰落以及废弃的不同阶段，伴随着古道的兴衰演替，其周边的城镇、绿洲等也都发生了沧海桑田的变化。由于中国的丝绸之路，特别是陆地丝绸之路所延绵的时间冗长、穿越的国家众多，在中国历史甚至世界历史中具有重要的作用，因此也吸引了大量的国内外学者对其进行研究，期望通过对古丝路的研究，可以追溯千百年前亚欧大陆的政治、历史、文化以及经济等诸多方面的发展状况与演变过程。
本文首先详细探讨了国内外迄今为止在丝绸之路领域中的已有研究进展，总结了目前该领域的研究成果；随后分析了遥感技术(RS)、空间定位导航技术(GPS)和地理信息技术(GIS)等新技术手段的优势，提出了如何在丝绸之路研究中应用这些新技术的思路，建立了中国丝绸之路空间信息系统。通过本文的研究，可以在丝绸之路已有研究成果的基础上，以传统的研究方法为基础，充分采用空间信息技术为我国丝绸之路的研究提供新的技术支撑，同时也为我国历史与古地理研究提供有力的辅助手段。
1 国内外丝绸之路研究现状
丝绸之路的形成可以追溯到公元前5世纪，由于其悠久的历史、灿烂的文化背景、沿途各民族的融合交汇以及作为沟通亚欧大陆的桥梁，多年以来对丝绸之路的研究一直是中国历史乃至世界历史的一个重要学科。而丝绸之路中国段则是整个7000km长路中的最为璀璨的一颗明珠，由于其扼守于东西交通的要冲，是东西方交通的必经之路，自古为兵家必争之地，且广袤的大地上居住着数以百计的不同民族，自古以来就是民族迁徙和融合的十字路口，这些民族传承着他们各自的语言、文化、历史与文字，在经过数以千年的相互交汇融合，在这一古商道中上演了无数的传奇故事，从而使得丝绸之路新疆段为整个东西方古代文化交流史的缩影。如果说丝绸之路是地球几块大陆上人类文明聚首的惟一通道，那么古老的四大文明就是在塔克拉玛干碰撞出炫目的光芒。正如美国人类学家摩尔根所说的“塔里木河流域是世界文化的摇篮，世界文化的钥匙遗失在了塔克拉玛干，找到这把钥匙，世界文化的大门便打开了”。
鉴于丝绸之路新疆段在整个东西方交流中的重要地位，近百年来，世界各地的历史学家都纷纷将注意力集中到了这里，希望通过对塔里木河流域的研究，找到打开世界文化变迁的大门。
1.1 丝绸之路的起源
“丝绸之路”的提法，最早是由普鲁士地学和地质学家、近代地貌学的创始人、旅行家和东方学家李希霍芬（Ferdinand von Richthofen,1833-1905年）首先提出的，他于《中国亲程旅行记》（1877-1912年）中谈到中国经中亚与希腊——罗马社会的交通路线时，首次称之为“丝绸之路”，后来被中国学者认同和采纳，现已成为一个国际通用学术名词，远远地超越了“路”的地理范畴和“丝绸”的物质范畴，其外延也越来越大，甚至成了中西乃至整个中外多领域交流的代名词。正如我国学者季羡林先生所说“横亘欧亚大陆的丝绸之路，稍有历史知识的人没有不知道的。它实际上是在极其漫长的历史时期东西文化交流的大动脉[1]。”
丝绸之路作为贸易路和民族迁徙交流的大通道，很多国内外古籍中均记述了这一沟通亚欧的桥梁，如希罗多德引述阿里斯提士的神话叙事诗《阿里玛斯庇阿》，推罗的地理学家马里努斯，以及中国古代史籍《禹四海异物》、《世本》、《穆天子传》等，特别是公元前5世纪的阿尔泰墓葬、德国斯图加特的霍克杜夫、新疆阿拉沟等地出土、发现的大量中国丝织品、漆器、铜镜等商品，更是成为了丝绸之路存在的确信证据。
1.2 国外丝绸之路研究进展
虽然丝绸之路的历史十分久远，然而对它进行系统研究并取得重要成就，还是在最近一百多年。19世纪中叶以后，“西从里海起，至中国西北地区和蒙古国，北从西伯利亚南部起，南达伊朗和阿富汗北部”的大中亚（《大英百科全书》，伦敦，1980年版），到处活跃着西方国家的探险队、考察队，也涌现出了大批的学者。19世纪以后的学者更加重视丝绸之路对于人类文明和社会发展具有的重要影响和意义。因此，丝绸之路才成为与中西交通史、中亚史、西域史、东方学、汉学（中国学）、蒙古学相联系但又独立的一个专门研究方向。这阶段出现的著名研究学者包括李希霍芬、斯文·赫定、斯坦因、伯希和以及格伦威德尔、长泽和俊等。
法国是汉学研究传统最久远的国家。1822年以后相继成立的法国亚细亚学会、法兰西学院亚洲研究所中亚研究中心和高地研究中心、法兰西远东学院、法国汉学研究所、突厥研究所、藏学研究中心、蒙古学和人类学研究中心等机构的学者们，如雷慕沙、沙畹、戴密微、石泰安、拉露、马伯乐、韩百诗、汉密尔敦等，都把丝绸之路作为重要的研究课题。出版了大量的研究丝绸之路的文献巨著，如法国汉学研究巨著《法国汉学研究所文库》、玛雅尔《古代高昌王国物质文明史》等。除了法国以外，其他国家，诸如日本、德国均对中国丝绸之路进行了大量细致的研究工作，发表与出版了包括长泽和俊的《丝绸之路踏查记》、保柳睦美《丝绸之路地带的自然变迁》，马松《丝绸传播史略》等著作，上述著作均对丝绸之路的产生、发展、演化与变迁进行了详细的研究与介绍，是后人研究丝绸之路的重要文献。
1.3 国内丝绸之路研究进展
相对于上述国外丝绸之路领域内的研究进展，国内的历史与考古学家也纷纷开始了对于丝绸之路的研究。从20世纪20年代开始，中国学术界在中西交通史的研究中就开始把中亚和南海、西域作为专门的研究课题，著名研究学者向达、冯承钧、黄文弼、张星烺、季羡林、唐长儒、汤用彤、阎文儒、岑仲勉、劳干等先生均作出了开拓性的贡献。通过他们的考察与辛苦工作，对于丝绸之路的研究作出了开拓性贡献，使丝路研究由简单的交通研究扩展到了政治、经济、文化、艺术、民族、宗教等前所未有的广阔领域，奠定了丝绸之路学的基础和框架，使丝绸之路成为与中西交通史、中亚史、西域史、东方学、汉学、蒙古学相联系但又独立的一个专门的研究方向。在这一时期也形成了系列重要的学术论文与成果，如黄文弼先生的《罗布淖尔考古记》，张星烺先生的《中西交通史料汇编》，季羡林先生《中印文化交流史》等巨著，对丝绸之路研究奠定了坚实的文献学根底。自从我国改革开放以来，对于丝绸之路的研究，在成就上和视野上，都有很重要的突破与进展，产生了大量重要的文献著作，如《斯坦因所获吐鲁番文书研究》、《英藏敦煌社会历史文献释录》、《国家图书馆藏敦煌遗书》等。同时通过这一时期对于丝绸之路的研究，拓展了以前公认的由长安到喀什的那一条，而是在原有这条的基础上进行了扩展，形成了包括西南丝绸之路、东北路海相衔的丝绸之路以及海上丝绸之路等，特别是近期纪宗安等学者还提出了中国丝绸之路发展的“网状说”，并对各丝绸之路间的发展关系进行了探讨（近年来丝绸之路的研究回顾——对当前中国史学发展的一个思考，朱政惠，2006年8月3日在新疆喀什召开的“丝绸之路与文明对话”学术研讨会上的发言）。
在上述研究成果的基础上，进入21世纪后，由于丝路所在的特殊地理位置，对于他的深入研究已经突破了简单的历史考古领域，而扩展到了民族迁徙、环境变迁、城市与绿洲演变以及气候变化等学科领域。而这些学科领域的研究如果仅仅依靠传统的人类考古、历史领域的方法进行，是难以得到满意的结论的，因此，丝绸之路的研究会逐渐融入一些新的时代特征，特别是会融入一些新的其他学科的技术手段。正如朱政惠先生所说：“几个新亮点或新走向是值得关注的：其一是与高科技研究的结合的走向……高科技的手段的采用，将会越来普遍。这当然不是几十年前或一百年前可能有的研究手段”，（2006年8月3日在新疆喀什召开的“丝绸之路与文明对话”学术研讨会上的发言）。高科技的技术手段将为丝绸之路的研究提供更为先进的技术支撑，特别是空间信息技术的发展，为跨越漫长历史时期的丝绸之路研究提供了有效的时空分析工具，由于历史漫长的变迁过程，不同时期地名、文字、语言、空间位置以及统治国度、年代的差异，这些均制约了对不同历史时期环境的再现与反演，对于系统的研究新疆段丝绸之路范围内的历史演变产生的巨大的障碍[2]。而空间信息技术的出现为历史研究提供了一种新的技术与手段，使丝绸之路的研究在深度与广度上得到大幅度的提升。
2 空间信息技术及其在历史社会领域应用进展
2.1 空间信息技术的发展
空间信息技术的出现，为人类研究时空领域的演变提供了有效的工具。空间信息技术主要包括三个方面：全球定位技术(GPS)、遥感技术(RS)和地理信息技术(GIS)。
2.1.1 全球定位技术(GPS) 全球定位技术(GPS)的基本作用是向各类用户和运动平台实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。目前，GPS技术已广泛应用于海洋、陆地和空中交通运输的导航，并在工业、精细农业、林业、渔业、土建工程、矿山、物理勘探、资源调查、陆地与海洋测绘、等领域已得到大量应用。
世界上主要应用的全球定位系统有：美国的GPS和俄罗斯的GLONASS系统，欧洲也已经开始构建自己的全球定位系统，即GALILEO系统，计划在2008年建成并投入运营，此外，我国也成功的构建了北斗卫星导航定位系统。全球定位技术可以为我们提供高精度的实时位置信息，从而为我们提供导航、定位等功能。
2.1.2 遥感技术(RS) 遥感技术作为一种信息获取手段，已经广泛地应用到农业、林业、地质、矿产、水文和水资源、海洋和环保等领域。遥感卫星中根据其数据精度不同可以分为低分辨率卫星、中分辨率卫星和高分辨率卫星，利用遥感技术，可以为我们提供不同精度的遥感影像数据资源，这些数据为我们进行遗址遗迹的发现、探寻以及文物的保护等提供了基础数据支撑。
2.1.3 地理信息技术(GIS) 地理信息系统(GIS)是以计算机技术为基础，以具有地理内涵的空间数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论、方法，采集、存储、管理、显示、处理、分析和输出地理信息及其产品的信息系统。它集成了计算机科学、信息科学、现代地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学为一体，发展成为新兴的边缘学科，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。
地理信息技术作为一种新兴的空间信息技术，能够有效的管理各种与地理位置有关的数据信息，同时通过对不同时段数据的有效组织，可以实现海量的时空数据存储组织，并且通过GIS用户可以将各种文本、典籍等资料通过相应的地理位置进行挂接，实现各种非空间信息的查询、检索以及图示表达等，同时，地理信息技术也提供丰富的分析功能，如叠加分析、缓冲分析以及空间插值等功能，这为历史与社会研究领域提供了强大的时空分析工具。
2.2 空间信息技术在历史社会研究领域的应用进展
2.2.1 国外空间信息技术在历史研究领域进展 历史学家Jack Owens和Laura Woodworth-Ney认为“地理信息系统以及相关的信息技术为探寻、分析以及可视化历史资源、并实现同历史的交互、分析时空与历史联系提供了无上有力的工具”[3]。因为GIS技术可以用来从多种不同的角度对数据进行解译和重解译，可为我们提供一些新的研究方法以及基于原有传统方法基础上集成新的技术，来研究和解决历史问题[4]。
国外一些历史学家已经接受把GIS作为一个好的地理表达、数据库管理以及有力的空间分析工具。如Anne Kelly Knowles出版了一本书，是关于在历史分析中使用GIS。其中就谈到了空间信息技术是历史学家的重要工具[5]。IAN GREGORY于2002年出版过“a place in history”一书，提到了利用空间信息技术来辅助研究历史地理问题[6]。David Rumsey和Meredith Williams进一步认为空间信息技术为历史学家提供了历史地图与现代时期地图的对比分析研究功能，从而使得在对具有历史意义的地点的绘图与定位过程中增加精度。他们接着列举了部分使用GIS的项目，包括国会图书馆的数字地图项目、ESRI的地理网络项目以及电子文学地图集主动式元数据交换中心项目等[7]。其他利用GIS技术进行历史研究的项目还有Aaron Sheehan-Dean在“南北战争中南北方相似与差异”中对于可比较区域的选举环节的分析，以及英国人口统计中制图技术的变化等项目[8]，甚至在2004年的美国大选中，也使用了空间技术，为公众提供了一个可信的美国总统选举的空间分析工具。在学术界如以加州大学圣塔芭芭拉分校为首的NCGIA(National Center for Geographic Information and Analysis)、宾州大学Geo-Vista实验中心等，则积极致力于时间与空间为主的信息论与处理技术研发。实际应用于数字历史文献相关领域者，则以美国国家太空总署(NASA)、数字化地球(Digital Earth)以及“国际电子文化地图学会”(Electronic Cultural Atlas Initiative,ECAI)最具规模。美国国家科学院(National Academy of Sciences)更于1998年召开Distributed Geolibraries Workshop，正式揭开了整合空间信息学(Geospatial Information Science)与数字历史文献间的序幕[9]。
2.2.2 国内空间信息技术在历史研究领域进展 除了国外在历史研究领域中对于空间信息技术的引入与使用外，国内近几年也有部分研究项目使用了空间信息这一先进技术进行研究，如台湾从1998年国科会开始推动数字博物馆计划之始，即强调空间概念的基础性与整合性。2001年国家典藏数字化计划先导项目，即规划建立以时间—空间—语言为基础的内涵架构。目前在台湾科学院，有两个关于历史地理信息系统的项目正在进行中。一个是“中华文明之时空基础架构项目(The Chinese Civilizations in Time and Space(CCTS))”，该项目开始于1996年，目的是开发具有过去2000年以来中国历史基础数据和历史地理信息系统基础平台。另一个项目为“台湾历史文化与自然资源地图系统项目(The Taiwan History and Culture in Time and Space(THCTS))”，该项目开始于2001年，目的是基于数字化的400年来的台湾历史、文化以及自然资源地图建立一个时空应用框架。上述两个系统都包含三个部分：地理基础数据、专题地图数据库以及Web-GIS应用系统。这两个项目为用户提供数字化的地理空间与专题地图，提供数据的集成与提取，并且支持空间分析功能。在第一个项目中，加强了对中国的各种手迹、手稿，中国各地地名志等传记的搜索工作，希望可以给研究人员一个在线的信息系统，可以用来将某地或某一地区的地理位置与在其上相联系的中国历史与文化事件数据进行联系与分析。这个项目激励了研究人员对于不同的地理空间基础数据的空间分析能力，研究人员可以建立自己的地图并且同相关的信息进行集成。这一计划的长远目标是促使利用计算机应用来推动对过去发生事情的有效的理解。通过台湾多年的努力，在历史空间信息系统领域的研究已经初见成效，对于不同历史时期的时空数据的组织整合，形成了一套近2000年来中国历史变迁与领域演变的基础数据库，为其他学科的历史与演化研究提供了有效可靠的数据基础。
除了台湾以外，在大陆地区也有相应的研究进展。其中以复旦大学葛剑雄教授领导的、由“罗斯基金会”资助的中国历史地理信息系统项目(CHGIS)为我国大陆地区历史空间信息系统研究的先驱。该项目开始于2001年1月8日。CHGIS项目设计的目的是为学术研究提供一个GIS数据平台。并充分考虑了数据的灵活性，CHGIS试图建立一个可靠的、开放的基础地理信息数据库，而不是仅仅提供一种各要素之间关系封闭的一家之言。CHGIS数据远胜于印刷的纸质地图。现在CHGIS项目已经建立了一套中国历史时期连续变化的基础地理信息库，为研究者提供GIS数据平台、时间统计以及查询工具和模型。该项目的最终目标是建立一套灵活的工具和数据，以便检索和查询中国基础历史地理信息。每一个随时间变化的独立地理要素记录拥有一个唯一的ID号，它可以用作相关数据库中的关联编码，也可以此连接相应的地理要素释文，同时用户也可以用此ID号把自己的数据连接到CHGIS数据中，并利用CHGIS数据，按不同历史时期和不同数据集的方式，查询、检索和显示用户数据。（禹贡网）
特别是2002年12月，第一届全国遥感考古会议的召开，标志着我国历史与考古领域正式引入了空间信息这一高科技技术来进行研究。会后，由中科院、教育部以及国家文物局三家共同组建了遥感考古联合实验室，经过近5年的发展，目前已经成为一个全国性的遥感考古联合研究机构及培养基地，为我国近年的历史与考古研究提供了大量的实时数据与资料。为再现中华民族的辉煌历史起到了十分重要的作用[10-11]。
综上所述，目前历史研究领域中的学者已经察觉出在历史研究中使用空间信息技术的重要性，认为通过空间信息技术的引入，一定会给历史研究开辟一条新路。而国内外已有的一些成功的应用空间信息技术进行历史研究的案例与成果也为我们利用空间信息技术进行历史变迁研究提供了基础与借鉴。
3 空间信息技术在丝绸之路研究中的应用
我国在丝绸之路研究过程中多还是停留在以文献考证为基础的传统历史地理研究层次，传统的这种方法为研究人员进行历史领域的科学研究提供了强有力的支撑，然而一旦涉及到历史地理方面，特别是带有时间、空间信息特征的地理空间研究领域，传统的研究方法就只能止步不前。然而在丝绸之路的研究过程中，由于其跨越的空间范围十分漫长、路过的国家与民族众多，同时由于其经历了近千年漫长时间的演化，因此，深深的烙上了时空信息的特征，如何能够在这些繁杂的时间空间信息中驾轻就熟，获取需要的各种有关丝绸之路发展的各种历史地理信息，为丝绸之路研究提供进一步的数据、技术与方法的支撑，是目前丝绸之路研究领域亟待解决的问题，本系统就是根据目前国内外已有历史、地理信息系统相关经验，建成了我国第一个丝绸之路空间信息系统，实现了丝绸之路沿线主要历史地理数据面向网络的组织、发布、共享以及服务，为广大历史地理研究人员提供一个公开的丝路沿线历史地理背景数据、各种历史事件数据的网络查询、检索与定位功能，实现面向网络的丝绸之路沿线时空数据共享服务能力。
3.1 系统组成
3.1.1 丝绸之路本底数据库的建设 丝绸之路本底数据库建设是本项目的基础，根据丝绸之路不同的时间节点，在已有数据资源的基础上，建立了基于时空的丝绸之路本底数据库，主要包括如下数据内容：
世界1:5000万基础地理数据（国家基础地理信息中心数据）
全国1:400万基础地理数据（国家基础地理信息中心数据）
新疆维吾尔自治区1:25万基础地理数据（中科院地理所）
甘肃省1:25万基础地理数据（中科院地理所）
覆盖全国以及邻近周边国家MODIS遥感影像数据（2003年）
丝绸之路新疆段30m分辨率遥感影像数据（2000年）
丝绸之路新疆段部分地区5m、10m高分辨率遥感影像数据（2002、2003年）
汉代全盛时期全国行政区划数据（谭其骧，中国历史地图集）
唐代全盛时期全国行政区划数据（谭其骧，中国历史地图集）
元代全盛时期全国行政区划数据（谭其骧，中国历史地图集）
明代全盛时期全国行政区划数据（谭其骧，中国历史地图集）
清代全盛时期全国行政区划数据（谭其骧，中国历史地图集）
通过对上述基础数据的组织，形成了包括汉、唐、元、明、清以及现代六个不同时期的包括矢量以及遥感影像的本底数据基础，为丝绸之路沿线空间信息网络服务提供了基础。
图1 丝绸之路矢量本底数据
Fig.1 Basic vector data of the Silk Road
图2 丝绸之路遥感影像本底数据
Fig.2 Basic image data of the Silk Road
图3 明全盛时期丝绸之路周边行政区划数据
Fig.3 Administration data of the Silk Road in Ming Dynasty
图4 丝绸之路空间位置查询定位
（注：输入“若羌”，系统自动定位）
Fig.4 Enquiry and location of the silk Road spatial position
3.1.2 丝绸之路空间信息搜索引擎建设 通过建立汉、唐、元、明、清以及现代六个不同时期的地名数据库，建立不同时期地名数据间的映射关系，实现对于任意时期丝绸之路沿线地区地名的查询检索、定位导航等功能，同时通过用户选择，实现不同时期、影像、矢量数据的任意叠加显示功能，为用户提供古地名的历史演变等功能。
3.1.3 丝绸之路专题信息、文献资料查询系统建设
在建成的丝绸之路本底数据库基础上，建立丝绸之路专题信息、文献资料数据库，数据内容包括苏武西行路线与大事记、霍去病西征路线与重要战役数据、历代西域诸国辖区以及都城分布、丝绸之路各种文献资料以及诗词散文等。这些数据通过与本底数据库的关联，实现资料的空间化存储与查询，为用户提供一种直观的专题信息和文献资料的查阅系统。
3.2 系统示例
中国丝绸之路空间信息系统示例图5所示。
4 结论
到目前为止，国内外对于丝绸之路历史的研究，均是建立在传统的科考、资料分析以及考古基础上进行了，尚没有采用空间技术对我国丝绸之路进行详细综合的分析研究。通过研究，提出了利用RS技术为新疆段丝绸之路提供本底数据基础，采用GPS对各遗址、遗迹进行定位，通过GIS技术对时空数据信息进行组织与管理，实现对各个主要历史时期与时间段中丝绸之路沿线各地点以及发生的各历史事件进行有效关联，建立了基于网络的新疆丝绸之路时空信息查询系统，为各领域研究人员提供新疆丝绸之路沿线不同历史时期的时空信息查询检索、分析服务等功能，为丝绸之路各领域研究提供先进的技术支撑，使他们可以通过简单的地理位置与坐标将不同时间跨度的各种事件进行关联，为后续的丝绸之路古城遗址变迁研究、丝绸之路道路变迁研究等提供基础历史空间数据，同时利用空间分析功能，研究丝路变迁与古城演变关系，同时为历史时期新疆地区气候变化、绿洲演变等提供有效的研究手段。通过本文的介绍，希望能够推动空间信息技术在历史研究领域，特别是丝绸之路研究领域中的应用，为研究人员提供方便快捷的空间信息技术手段。
（图中红线为用户利用系统提供的绘图功能绘制的丝路路线图以及途径的高昌古城）
图5 丝绸之路北支途径路线及途径地名
Fig.5 North branch's route of the Silk Road and names of places along it
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