行政区划 (又称行政区域或政区) 是国家为了进行分级管理而实行的一种划分手段，具有两个重要特征，一是“沿”，即承继性；二是“革”，即可变性^{[1, 2]}。我国行政区划从古至今历代多有变更，古代行政区划的演变主要经历了5个阶段：先秦的萌芽期，秦汉的郡县制，魏晋南北朝隋的州、郡、县制，唐宋的道路制，元明清的行省制^[3]。目前主要是以省 (自治区、直辖市)、市 (自治州、区)、县 (自治县、街道) 等编制单位来划分的。行政区划沿革 (又称政区沿革) 是一个国家或地区形成、发展及治理的历史，现已发展成为历史地理的研究范畴。

传统的历史地理研究多是对古文献古籍等资料进行整理分析后，通过文字描述展现给读者，枯燥乏味、可读性差，读者与资料之间缺乏必要的交互性。21世纪是一个信息时代，借用信息技术向读者展示政区历史沿革是时代所趋。信息技术能够帮助学者进行资料的收集、管理、共享和分析，在一定程度上改善社会科学的理论体系和研究方法^[4]。其中GIS是最具应用前景的信息技术之一，它能够按照空间位置和时间序列来管理历史地图资料^[5]，并制作专题地图，成为发布历史数据、历史研究成果的新媒介^[6]，这为历史学者提供了一种研究问题、解决问题的全新视角^[5]。目前，历史地理学上应用GIS主要用来实现以下功能：① 完整展现历代行政区划沿革和疆域变迁；② 再现古地理环境；③ 分析处理历史地理数据^[7]。

近10多年来，欧美国家大范围地推广了地理信息系统在历史研究中的应用，使得历史地理信息系统 (又称历史GIS) 的研究领域出现^[8]，代表性研究成果有时间地图 (time map)、美国国家历史地理信息系统 (the national historical geographic information system，NHGIS)、英国历史地理信息系统 (the great britain historical geographical information system，GBHGIS) 等^[9-13]。中国港台地区率先对历史GIS进行了研究，台湾中央研究院研发了台湾历史文化地图系统 (Taiwan history and culture in time and space，THCTS)、中华文明之时空基础架构 (Chinese civilization in time and space，CCTS)^{[14, 15]}；香港中文大学历史系和地球信息科学联合实验室合作建立了晚明松江地区历史地理信息系统数据库^[16]。而大陆地区在该领域的研究起步稍晚，2000年之前尚处于概念设想、理论研究阶段；2001年，上海复旦大学历史地理研究中心与美国哈佛大学等机构合作开发了中国历史地理信息系统 (China historical GIS，CHGIS)，研制出一套系统完整的中国历史地图，包括全部与中国历史地理相关的信息，如文学资料、照片、地图、数据等各种方式的信息，才推动了中国历史地理学和历史地图学的研究向世界先进水平迈进^[7]，这是目前国内历史GIS领域最主要的研究成果。最新的类似研究成果有2015年刚上线的北京印迹 (inBeijing.cn)，网站通过“旧城整体保护”、“旧城历史遗迹”、“地图见证历史”、“非物质文化遗产”、“旅游文化导览”5个栏目很好地诠释了北京传统文化的传承和历史^[17]。

上述研究极大地推动了历史GIS的发展，但是将其应用于区域性、专题性的研究还相对较少。凝聚了深厚荆楚文化历史底蕴的湖北省从其雏形的形成发展到现在，政权的更迭，建置的兴废，地名的改易，无不体现在历史书卷中，人们必须借助历史地图才能更好地了解过往^[18]。因此开展湖北省政区历史沿革展示系统的研究，利用现代科学技术去完整真实地还原历史，继而在此基础上分析不同的历史专题，探索发现其特有的历史规律，对于历史文化变迁、区域经济发展具有重要的研究意义。本文在湖北省地图院“十三五”规划项目的支持下，得以在该领域有所尝试。经湖北省政府批准立项，在“十三五”期间将全面展开湖北省历史省情专题系列地图编制，通过图集和历史GIS的形式体现。在项目建设的第一个阶段，系统将主要展现禹贡、春秋、秦、汉等历史时期的政区沿革情况，提供进行浏览查询等基本操作的地理分析工具，为湖北省历史文化地理研究奠定基础。

1 系统构建思想

湖北省政区历史沿革展示系统 (以下简称“展示系统”) 以历代湖北省及其所辖地区为空间范围，以禹贡、春秋、战国、秦、汉、唐、宋、元、明、清等多个历史朝代为时间纵深，以湖北省行政区划为内涵构建了一个整合性信息应用环境^[18]。分析用户需求之后，本文创新性地提出“展示系统”主要从4个维度——时间维、空间维、交互维、史料维来体现湖北省政区历史沿革情况，如图 1所示^[19]。

时间维度是历史GIS的重要属性，时间变动一般有连续模式和间隔模式两种^[20]。“展示系统”采用以“朝代”为时间尺度的间隔时间模式，由于资料收集工作还未进行彻底，所以目前在该系统的构建中有一部分朝代时间断层，“展示系统”的历史沿革时间尺度如图 2所示。“展示系统”中时间维度还需要体现出某一行政区划建置的建立时间和撤销时间，通过地图文字介绍和动画展示呈献给用户。

空间维度是GIS的另一个重要属性特征，表现方式一般有定性描述和定位描述两种，前者一般可通过地名描述体现，后者一般通过地理坐标位置准确描述或者可视化输出展现。虽然行政区划的地理坐标和地名在历史发展中均有不同程度的变化，但由于古今地理参考系的不同，其地理坐标更具多变性，不易确定，而地名可参阅史料进行古今对照，因此“展示系统”在空间维上通过“以今溯古”的视角，即以目前湖北省行政区划的地名为基准来查询不同历史朝代中对应的地域范围。湖北省行政区划古今地名对照示例如表 1所示。

交互维度是信息化时代Web系统设计的重要环节，“展示系统”根据需求主要进行以下几方面的交互设计:

1) 自动轮播效果。根据用户体验的平均时间来设置相邻两页之间切换的合理时间间隔，使用户既能在不点击鼠标的情况下快速浏览系统所展示的概略内容，又能在浏览到感兴趣的内容时通过单击鼠标来查看其详细内容。

2) 用户自定义查询。用户根据自己所感兴趣的行政区划查询其在历史朝代中的建置沿革情况，并可将查询结果输出存储为本地图片，方便用户使用。

3) 侧边栏的显示与隐藏。根据用户浏览地图时连贯性和整体性的需求，通过折叠按钮来控制左侧行政区划地名目录树侧边栏和右侧功能侧边栏的显示和隐藏。

4) 历史地图叠置比对。设置图层透明度调节模块，用户通过选择两个历史朝代的地图数据不断切换显示，直观展示出湖北省各行政区划在不同历史时期的主要变化。

史料维度丰富了历史地理学者的研究资料。由于我国历史悠久，史料丰富，首先在国内各大图书馆、博物馆收集与湖北省有关的历史地图资料，项目中通过开发湖北省地图资料清单管理系统对其进行归纳整理。但另一方面因为我国经历过多次动荡，历史留存资料存在破损遗失等情况，而欧美国家历史时期短，较少发生过大动乱，所收藏的全球图书资料比较完整丰富，并含有国外历史学家对中国历史的解读，可以使用户更加全面地了解湖北省历史地理情况。因此在收集国内历史资料的同时，可向国外各机构进行求助。

2 系统设计与实现 2.1 开发环境

根据“展示系统”建设的目的和要求，在初步分析湖北省地图院现有的软硬件环境条件之后，针对现有开发和运行环境为Windows操作系统、.NET应用服务配置等情况，对本项目开发和运行所需的各项平台进行合理的选择与配置，以确定最优的系统应用解决方案。

具体开发环境如下：操作系统：Windows 7及以上；开发平台：基于.NET平台；开发语言：后台选择C#、前端开发采用JavaScript+HTML5+CSS3；数据库：SQL Server，文件系统辅助；开发工具：Visual Studio 2015；辅助软件：Navicat 11.19、Photoshop CS6、Office 2013、ArcGIS 10.1。

2.2 组织结构体系

“展示系统”的网络结构体系采用C/S和B/S混合架构，以实现对湖北省历史地图数据的管理和服务，如图 3所示。系统后台采用C/S结构，实现对湖北省历史地图数据的编辑、更新和维护工作；系统前台采用B/S架构，实现应用服务层中各子模块的功能，包括历史地图的显示、放大、缩小、查询、简介、史料依据等^{[21, 22]}。

“展示系统”的技术架构图如图 4所示^[23]，自下而上由基于B/S的数据层、接口服务层、应用表现层组成，整个系统的信任与安全、运行和维护贯穿其中。服务器端通过接口服务层接收来自客户端 (应用层) 的业务请求，根据请求内容访问数据库，调用相关数据进行处理，并将处理结果返回客户端 (应用层)。本文在获取湖北省行政区划的历史资料和各时期的舆图，并将经过初步筛选、拼合纠正后有效反映湖北省历代疆界、政区变迁情况的一系列舆图进行有机编排的基础上，开发了湖北省政区历史沿革展示系统。

2.3 数据存储设计

由于“展示系统”所涉及的数据基本全部为图片、文档资料等，在设计中采用混合型存储模式。图片数据与其附件存储在磁盘文件夹中，数据的属性信息 (包括地图介绍数据，即历史学者对历史地图的研究解读成果、图片数据的元数据等) 存储在数据库中，并建立起两者之间的链接关系。

“展示系统”所使用的图片数据采用文件目录的方式进行存储，以H (代表历史History) 作为根文件夹，以历史朝代 (秦、西汉、元、唐、明、北宋、清等朝代) 对应编码作为二级文件夹目录，以湖北省及其行政区划 (尺度到县级) 对应编码作为三级文件夹目录，三级文件夹下存储对应历史朝代对应行政区划的单张或多张图片 (以秦朝湖北省的两张图片为例，命名方式为HB01.jpg、HB02.jpg) 以及这些图片的一个文本索引文档 (文件名：index.txt)。索引文档中记录相应三级文件夹下存储图片文件的数目以及图片名称。磁盘文件存储编码规则见图 5。

3 系统的功能模块

“展示系统”实现了湖北省历史地图数据的规范化管理与操作，包括基本地图操作、基于时空的历史地图查询与分析、史料依据查询等主要功能，如图 6所示。

3.1 基本地图操作

主要包括对地图进行显示、放大、缩小、漫游，系统默认状态显示秦朝湖北省的行政区划展示图，右侧相关文字介绍侧边栏呈折叠状态，如图 7所示。

3.2 基于时空的历史地图查询与分析

浏览和查询是任何一种GIS系统最主要的两个基本功能，“展示系统”的浏览和查询按钮主要实现了以下功能^[24]：

1) 基于区域的查询。对同一时期的不同行政区域的地图进行浏览查询，反映了这个时期湖北省各个行政区域之间的关系以及与湖北省的空间位置关系。

2) 基于时间的查询。对同一行政区域的不同历史朝代的地图进行浏览查询，反映了不同时期该行政区域的边界变化及其与湖北省的位置关系。用户可以在时间窗口中的时间轴上选定时间，通过对时间轴滑块进行左右滑动来控制历史朝代的选择，也可以通过放大缩小时间轴来控制历史时间的细化与否；用户还可以在功能按钮窗口中通过点击查询按钮来快速定位到某一个历史朝代以及某一确定的行政区域。

3) 湖北省行政区划的动态展示变迁。本系统中行政区划的显示分为三级——省级、市级、县级。地名显示一般有两种方式:一种是按照三级地名的隶属关系显示，“省”下显示所属的所有市、“市”下显示所属的所有县；另一种显示方式是按照行政区划分类显示，即“市”下显示所有的地级市及直辖市，“县”下显示所有的县级市及城区。“展示系统”中左侧区域选择窗口中的地名显示采用第一种方式，便于用户对湖北省的行政区划有一个概括的了解，尤其是对外地用户来说。用户站在现当代的历史角度来追溯以往历史朝代中与今地名所对应的古地名，进而显示出所选历史朝代下相对应的行政区域，用户通过不断切换古今或者两个不同的历史朝代的时间滑块，并通过图层透明度的调整设置来清楚地对比出不同历史时期湖北省及所辖地区行政区划的变迁。如图 8所示。

3.3 历史地图介绍

用户在浏览地图时，只能了解直观上的图形信息，地图的背景、涉及的相关历史信息并不能从地图中直接得到，如图 9所示。该功能主要介绍所显示历史地图的图名、朝代、比例尺等元数据，并通过结合湖北省历史、地图史、相关论文专著及政府网站和文化论坛等资料，在参照同类地图作品及研究之后，对地图内容及背后蕴藏的历史内涵进行深入分析，并用通俗易懂的语言进行介绍，以达到“以文释图，以图解史”的目的^[20]。

3.4 史料依据查询

图集受限于篇幅大小，缺少详实的文字资料，而系统可以包括一个内容丰富的数据库，包括研究学者所依据的全部原始资料、考证的过程和结论等等。使用者在查阅地图的同时，可以检索有关的资料，知道研制者的史料依据，为什么将某一个点或者某一条线放置在某个确定位置，还可以得到哪些不同的结论^[25]。“展示系统”中通过“查询”按钮弹出“图幅资料”来显示相应地图的史料依据，并实现自动轮播交互响应。如图 10所示。

4 结束语

“展示系统”为政区沿革的研究者提供了一个便于研究的良好平台，一方面减少了最基础环节繁重的工作量，不必重新到全国乃至世界各地去寻找相关的历史资料，另一方面对湖北省有关行政区划的历史资料、地图、文献实现了有效的数字化管理，克服了纸质资料容易损坏、丢失和变形的缺点，形象直观地反映了行政区划的变化，更加有效地保存并展示了湖北省政区历史沿革的相关信息^[26]。最终目的是通过“时间-空间”的基础信息架构，运用GIS手段充分挖掘所收集到的湖北省历代地图资料上的有用信息，从而形成湖北省不同专题的历史地理信息系统，追根溯源、探索历史规律，推测未来演变趋势，进而为湖北省委省政府谋求更长远的发展。本文的展示系统虽以湖北省为例，但同样适用于其他区域的历史沿革展示系统的设计。

进一步工作希望通过地理信息系统进行湖北省历史省情其他专题数据库的建设与相关信息的考证定位，实现长时段、综合性与复杂要素的整合分析，达到将湖北省历史自然要素与人文要素的高度统一。