［摘 要］ 地图资料档案是研究城市兴衰与文化发展的宝贵的地理信息资源。本文以修复和保护珍贵的历史地图、延长历史地图的寿命为目标，结合地理信息系统（GIS），提出了一套历史地图数据清洗入库的方案，并研发相应工具以提高智能化水平。将历史地图档案数字化、标准化、时空化，建立了历史地图数据库，实现了历史地图时空管理。同时结合不同时期的地图数据资源，研究了多源数据时空可视化技术，开发了历史地图管理与应用原型系统，实现了历史地图信息的连续、统一和可视化浏览，为科学研究、城市规划、市情监测等工作提供支持。

［关键词］ 历史地图；地理信息系统（GIS）；海量数据智能化清洗建库；多源数据可视化技术；时空连续性研究

0 引言

地图资料档案是研究城市兴衰与文化发展的宝贵地理信息资源。然而，它们会随着时间的推移而老化受损，导致无法翻阅与利用。因此，对这些宝贵的测绘档案进行数字化管理及应用迫在眉睫。

在历史地理学界，已形成“将地理信息系统引入历史地理学已势在必行”的共识［1-3］，是顺应信息化时代学术发展的要求［4］。地理信息系统（geographic information system， GIS）技术的发展，不仅使历史地图资料的数字化成为可能，还提供了利用空间属性进行历史资料管理的新方法，GIS的可视化功能可以成为发布历史数据、历史研究成果的新媒介［5］。历史学界越来越多地运用GIS技术，并着手建设“历史地理信息系统”［6-8］，这标志着中国历史地理学向信息化、现代化的转变和中国历史地理学信息化时代的到来［9-10］。利用GIS管理具有时空特征的海量历史地图数据，是历史文化数据整合、管理与应用的必然选择［11］。但是，由于城市地图档案形式多样且较为分散，整合度低，容易造成时空断裂的情况［12］，不利于开展连贯的历史地理研究。

因此，本文针对海量的历史地图资源，研究并提出了一条大数据智能化批量清洗建库的技术路线，提取时空信息，构建了历史地图数据库。进而结合数据现状，对不同时期的地图资料进行时空整合，制定统一的可视化处理路线，形成连续的时空信息浏览。研发了历史地图管理与应用原型系统，系统具备空间检索、地图查看、历史追溯等功能，可为历史地理研究提供新的思路与方法支持。

1 平台总体设计

本平台实现了历史地图信息的管理及展示，并通过提供标准规范的二次开发接口，支持与其他系统的接入与整合。在功能方面，平台具备历史信息智能检索、时空展示、数据借调等功能。

平台总体构架分为支撑层、数据层、服务层和应用层四部分。支撑层是系统运行的硬件与软件支持设备，包括网络系统、服务器、存储空间和其他系统软件；数据层是整个系统的基础，包括线划图数据库、区域和专题地图数据库、地图集数据库以及其他数据；服务层采用面向服务架构的体系结构，将历史地图数据的各项基础浏览、查询、分析等功能包装成符合标准的服务接口，在统一的环境中实现数据服务的共享与交换，使系统各个部分相对独立又互相协调；应用层包括其他地图服务平台，通过统一的环境调用服务层的各项服务，并针对自身的业务需求进行一定的组合定制，具体如图1所示。

图1 平台总体架构

2 平台实现的关键技术

2.1 基于时空信息的海量历史地图扫描件智能化清洗建库技术

一般的文献资源时空处理步骤为资源收集与整理、数据预处理及空间数据库构建［13］。本文借鉴通用的文献资源处理步骤，并结合历史地图资料的现状，研究并构建了一套适合实际管理需求的海量历史地图数据清洗建库路线，包括历史地图数字化-数据清洗-时空标准化-自动检查入库。其中，由于数字化后的历史地图总存储量约为太字节（TB），数据量庞大，耗费人力且准确率低。因此，本文研发了多个自动化∕半自动化处理工具，以提高技术路线的智能化水平，实现了快速、高效的历史地图档案清洗建库，形成历史地图数据库，更好地实现了历史档案的管理与保护。

2.1.1 历史地图数字化

采用相机扫描的方式对历史地图进行数字化，形成三种历史地图数字化成果，包括线划图，区域∕专题地图和地图集，成果为JPG格式。

2.1.2 数据清洗

经检查，数字化后的线划图扫描件存在许多问题，如图像变形、线条扭曲、接边问题、空间位置不匹配等。为确保数据质量，课题组先数据清洗，并研发对应的工具，包括图像纠正工具、匀色处理工具、图形裁切工具、图形压缩工具。经测试，九点纠正算法的效果优于四点纠正算法，该算法通过共用对角线上的三个控制点，能有效消除曲线的二次畸变。因此，本文采用java语言开发了基于九点控制点纠正算法的图像纠正工具，将图片坐标转换成地理坐标进行纠正，通过倒写图片红绿蓝（red、green、blue，RGB）矩阵的方式生成纠正后的新图片。

匀色处理是因为扫描时光线有区别，导致亮度悬殊。因此，本文研发匀色处理工具，通过调整图片的色调、饱和度、明度（hue、saturation、 value，HSV），进行批量处理，统一亮度。另外，由于纸质地图还包括图框外的一些时间信息等，课题组采用java开发图形裁切工具，用算法裁切各扫描件的主图部分，该算法首先依据每张图的图幅号计算出主图的地理坐标范围，再依据每张图的TFW坐标文件得到整张图的地理坐标范围，最后依据这两个范围，推导出裁切区域并裁切。该方法保证了扫描件在裁切过程中并未破坏原图数据。线划图数字化后每幅图有30 M左右，这对在线浏览从加载速度和显示度上来说，都不能直接显示。因此，需对全部线划图生成缩略图处理，实现在线预览。本文开发图形压缩工具，通过设置图片高度（宽度）和对比度（高度）调整压缩率，实现一键批量对全部线划图进行缩略图生产。这些工具的应用大大减少了人工处理工作量，实现了数据的规范化，提高了数据质量。

2.1.3 时空标准化

为实现时空管理，需要对空间信息进行挖掘，整合空间数据与属性数据，并设计统一的元数据表，实现时空数据的标准化管理［14］。数字化后的线划图包括图幅内信息以及图幅框外的一些附属信息，如比例尺、修测者、时间等，这些数据及信息就是本文研究的原始数据。因此，本文设计统一的元数据标准，如表1所示，深入挖掘历史地图档案的地理信息，提取其时空地理信息并校准。

表1 线划图元数据

2.1.4 自动检查入库

通过对数据文件进行检查校准，并按照时空数据库标准元数据管理方式自动提取入库，具体实现流程如图2所示。主要检查元数据时间格式是否正确、元数据与坐标修正数据是否对应以及是否存在大批量的原始数据丢失情况，检查通过后，以文件夹为单位入库。入库过程中，以文件夹名称确定库位号，再通过元数据文本文件获取地图类型、纸质图归档时间和图幅号信息，最终汇集数据入库。整个过程采用C#开发的入库工具批量自动完成，减少了人工量，为客户端进行智能检索、空间查询、数据提取等应用提供了数据基础。

图2 数据入库流程

2.2 基于GIS的多源历史地图时空连续可视化技术

空间连续性和时间连续性的结合构成了城市形态整体性的基础［15］，历史地理及城市文化研究需要将时间和空间结合，建立时空坐标系［16］。现有城建档案建设主要针对文献保护以及档案管理，但缺失时空连续性分析，因此，本文重点关注时空连续性。

2.2.1 多源数据时空整合发布路线

本文针对不同时期的数据资源，包括20世纪90年代以前的数字化后的线划图数据、2010年后的数据库数据以及中间时期的DWG数据，同时结合专题地图、区域地图及数据集等数据，制定并实践出一条可行的多源数据时空可视化路线，具体数据预处理及发布路线如下。

1）数字化线划图。数字化后的线划图经过上文数据清洗后，生成主图及对应的坐标文件。由于数据量大，故采取划分格网分块镶嵌拼接的方式，使用ERMapper镶嵌，生成jp2格式的完整图。之后，利用ArcGIS Server制定地图瓦片生产流程，实现缓存数据统一生产、统一管理，保证各类电子地图具有兼容的瓦片参数，方便客户端应用。

2）DWG数据。本文基于CAD开发批量输出WMF文件小工具。在ArcGIS里根据地形图显示需求配置并制作mxd，统一进行切片，实现切片缓存生产。

3）数据库格式。数据库形式的数据可以直接在ArcGIS里根据地形图显示需求配置并制作mxd，连库进行统一的切片缓存生产。

4）专题地图、区域地图。专题、区域地图由于不带地理信息坐标，以往只局限于纸质或者照片形式浏览，不能进行时空可视化浏览。因此，本文采用特征点定位的方式［17-18］，叠加年代相近的遥感影像、河流道路管网图等数据，根据建筑物、道路等一定数量的古今同名同址地物点进行地理配准［19-20］。进行地理配准之后，再利用ArcGIS Server制定地图瓦片生产流程，实现切片缓存数据统一生产。

5）地图集。数字化的地图集每一页为一个JPG文件，本文通过swftools的pdf2swf功能，将每页都生成一个SWF文件来支持在线浏览，采用java开发小工具进行批量处理，并且支持容错判断，对输出运行失败的文件再重复输出。

2.2.2 连续的历史地图可视化浏览

通过时间序列分析方法，可以对城市的发展历程进行梳理，揭示其时空演变规律［7］。本文通过上述数据整合发布处理后，结合GIS技术，基于ArcGIS Server静态服务的方式，分散存储，统一配置，统一发布，统一管理，形成每年一个地图服务。通过前端系统实现历史地图信息统一连续的可视化浏览，并整合多维度多年份的历史数据，展现城市变迁与文化发展。

3 平台实现与应用

本文采用java技术结合地理信息技术，研发了历史地图管理与应用原型系统，实现了海量历史地图数据的管理与时空浏览，使其具备历史地图的空间定位、智能时空检索、统计分析等功能，为测绘档案管理工作以及地图工作者提供了先进的信息化、可视化的办公系统。该系统不仅提升了档案管理工作的水平，保存了珍贵的历史文物，而且还丰富了地理信息资源，为研究城市发展、政府决策提供参考。

3.1 支持历史地图数据管理及浏览

本文基于历史地图管理与应用的需求，建立了历史地图管理与应用原型系统，通过海量历史地图时空数据库的构建，对历史地图数据进行了有效的管理，实现了历史地图数据管理与空间浏览等功能，支持数据查看、基于地图的浏览、缩放等功能，对于研究各个历史时期的测绘科技活动和研究历史沿革等具有极其重要的考证价值。

3.2 支持时空查询及历史追溯

在平台中采用ArcGIS 应用程序编程接口的方式实现了空间定位，支持查看任何一个空间节点以及时间节点的历史地图数据信息，例如查询武宁路这个区域的历史地图情况，可以分别查询出1987年3月的地形原图、1991年6月的地形原图和1997年6月的地形原图以及其存放的库位号，并支持地图在线预览及下载功能，方便追溯历史，分析城市进程发展。

3.3 支持叠加浏览分析

系统支持多年份、多种类的历史地图叠加浏览分析，如图3所示，叠加历史专题地图与新的遥感影像，进行古今对比分析，为研究城市文化变迁、地图编制、舆情监测等提供了素材，对城市研究、地图制图都具有重要意义。

图3 专题图叠加分析

4 结束语

历史地图档案属于测绘档案管理的一部分，本文将档案管理工作与地理信息时空应用结合起来，将海量历史地图数据数字化、标准化，时空化，并研发数据清洗入库工具，挖掘时空信息，建立了历史地图数据库，研发了历史地图管理与应用原型系统，既提升了档案管理工作的智能化水平，保存了珍贵的历史文物，丰富了地理信息资源，又通过整合多维度历史地图数据，揭示了城市空间的演变规律，为城市规划、文化研究等工作提供了珍贵的历史地理资源信息，具有重要的意义。未来，可结合特定的专题数据、语义模型以及元宇宙技术等，进一步深入挖掘与分析，使城市的“时空记忆” 更鲜活地呈现在公众面前。

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DOI: 10.19580∕j.cnki.1007-3000.2026.03.006

［中图分类号］ P208

［文献标识码］ A

［文章编号］ 1007-3000（2026）03-0304-05

［收稿日期］ 2025-07-31

［基金项目］ 长三角自然科学基金（2024CSJZN01304）

［作者简介］ 柯亚男（1991—），女，浙江台州人，硕士，研究方向为地理信息在智慧城市建设方面的应用。
E-mail: 289522622@qq.com