序
我第一次接觸和地理相關(guān)的研究助理工作是在讀碩士期間，我的導(dǎo)師龔啟圣教授想用地圖形式展示某個(gè)指標(biāo)的地區(qū)分布。簡(jiǎn)單地說，就是把這個(gè)指標(biāo)按照取值分成幾類然后在地圖上標(biāo)識(shí)出來：那些取值大的省份用最深的顏色覆蓋，取值小的省份用淺顏色覆蓋。我記得我當(dāng)時(shí)是這么做的：先在網(wǎng)上下載一幅中國(guó)地圖，接著用繪圖軟件把顏色摳掉只留下國(guó)境和省界，然后通過手工測(cè)算將這個(gè)指標(biāo)按照大小分成4類并對(duì)應(yīng)好相應(yīng)的顏色深度，最后用繪圖軟件把對(duì)應(yīng)省份染上顏色。整個(gè)過程下來花了我半個(gè)月時(shí)間，也讓我入門了Photoshop軟件�，F(xiàn)在回想起來，幸好導(dǎo)師當(dāng)時(shí)覺得分成4類已經(jīng)能夠清晰地展示出地區(qū)差異了，不必分成8個(gè)或更多的色塊。更為慶幸的是，導(dǎo)師的這項(xiàng)研究是基于中國(guó)省級(jí)數(shù)據(jù)而不是縣級(jí)數(shù)據(jù)。后來我才知道，如果掌握地理信息系統(tǒng)軟件的話，上面的整個(gè)過程應(yīng)該不會(huì)超過半個(gè)小時(shí)。
地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）是一套針對(duì)地理空間信息的分析工具。在過去二十多年里，得益于與地理相關(guān)的基礎(chǔ)理論、數(shù)據(jù)可得性及分析工具方面的進(jìn)展，與地理相關(guān)的信息逐漸在經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)、社會(huì)學(xué)及管理學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)、城市經(jīng)濟(jì)學(xué)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)、健康經(jīng)濟(jì)學(xué)、勞動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治經(jīng)濟(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)史等細(xì)分領(lǐng)域，無論是在作圖還是在獲得數(shù)據(jù)方面，都越來越廣泛地采用地理信息作為研究的支撐。因此，地理信息與應(yīng)用微觀計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)相結(jié)合是未來經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)證研究的熱點(diǎn)之一。但關(guān)于這兩者之間的橋梁將地理信息與經(jīng)濟(jì)學(xué)分析工作相結(jié)合卻一直沒有很合適的著作。
目前市面上與地理信息相關(guān)的著作并不能很好地幫助讀者達(dá)到這一目的，主要有兩個(gè)原因。第一，市面上的地理信息圖書大多為軟件介紹，逐一介紹每一個(gè)功能，其目的是幫助讀者全面掌握GIS相關(guān)知識(shí)。但對(duì)社會(huì)科學(xué)研究者來說，真實(shí)過程則是問題導(dǎo)向的：在研究中遇到一個(gè)需要用地理信息解決的具體問題并迅速找到解決方案。第二，市面上地理信息圖書的作者均為地理信息領(lǐng)域的相關(guān)專家，其應(yīng)用也多為城市規(guī)劃、地理學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域，對(duì)社會(huì)科學(xué)研究者的幫助有限。此外，一些學(xué)者在網(wǎng)上發(fā)布了一些針對(duì)地理信息系統(tǒng)的課件，比如哈佛大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)系Melissa Dell教授在2009年發(fā)布在個(gè)人主頁(yè)上的GIS Analysis for Applied Economists、大阪大學(xué)國(guó)際公共政策學(xué)院Masayuki Kudamatsu教授在2018年發(fā)布的Causal Inference with Spatial Data：ArcGIS 10 for Economics Research（該課件基于Kudamatsu教授于2010年在斯德哥爾摩大學(xué)經(jīng)濟(jì)系任教時(shí)發(fā)布的課件擴(kuò)展而來）。這些課件雖然以經(jīng)濟(jì)學(xué)研究問題為導(dǎo)向，但并沒有提供針對(duì)某個(gè)具體問題的逐步解決方案，而這些知識(shí)對(duì)致力于學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)的學(xué)者和學(xué)生而言非常重要。
本書的內(nèi)容試圖彌補(bǔ)這一缺憾，我試圖從社會(huì)科學(xué)應(yīng)用，特別是經(jīng)濟(jì)學(xué)應(yīng)用的角度對(duì)研究過程中遇到的地理信息問題提供實(shí)際操作上的解決方案。本書的內(nèi)容主要分為兩大部分。第一部分詳細(xì)介紹目前社會(huì)科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用GIS最多的三個(gè)語(yǔ)境：基于地理信息制作GIS地圖（比如在中國(guó)縣級(jí)GIS地圖中將人口超過100萬(wàn)的縣用灰色標(biāo)出）、使用GIS軟件生成數(shù)據(jù)（比如基于GIS軟件和衛(wèi)星燈光圖片計(jì)算出每個(gè)縣的平均燈光強(qiáng)度并生成數(shù)據(jù)）以及繪制研究所需的GIS地圖（比如研究者自己在中國(guó)地圖中繪制某條鐵路線路）。以我自身的研究及閱讀文獻(xiàn)的經(jīng)歷來說，上述三個(gè)功能基本能夠滿足絕大多數(shù)社會(huì)科學(xué)研究的需求。我會(huì)在該部分基于自己的研究并結(jié)合軟件截圖逐一介紹這些功能。如果單純從地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的難度來說，社會(huì)科學(xué)中的這些應(yīng)用并不具有挑戰(zhàn)性，甚至停留在入門水平。但社會(huì)科學(xué)應(yīng)用地理信息并非探索和推進(jìn)地理信息相關(guān)領(lǐng)域的問題前沿，而是服務(wù)于社會(huì)科學(xué)研究的基本目標(biāo)推論（inference），這進(jìn)一步分為描述性推論（descriptive inference）和因果性推論（causal inference）。從這個(gè)意義上來說，基于地理信息制作GIS地圖屬于典型的描述性推論，可以從地理分布上增進(jìn)讀者對(duì)數(shù)據(jù)基本特征的理解，而基于GIS軟件生成數(shù)據(jù)則服務(wù)于以實(shí)證分析為基礎(chǔ)的因果推論。本書第二部分為文獻(xiàn)介紹，介紹經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)及社會(huì)學(xué)等優(yōu)秀中英文期刊近年來應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的相關(guān)論文。通過第一部分的操作實(shí)務(wù)并結(jié)合第二部分的文獻(xiàn)應(yīng)用，讀者在讀完本書后可以基本掌握GIS在社會(huì)科學(xué)中的各項(xiàng)應(yīng)用。具體來說，讀者可以根據(jù)自己的研究任務(wù)直接找到相應(yīng)章節(jié)，根據(jù)文中步驟完成相關(guān)的操作。同時(shí)，讀者也可以進(jìn)一步閱讀對(duì)應(yīng)章節(jié)后面提供的參考文獻(xiàn)拓展該任務(wù)應(yīng)用的知識(shí)面。
我從2009年就開始醞釀寫一本關(guān)于GIS的操作手冊(cè)。工作之后一直沒有整塊時(shí)間集中用于書稿的寫作。直到2018年下半年才把寫書稿提上日程并最終在2021年年底完稿。拙作最終能夠在久負(fù)盛名的北京大學(xué)出版社出版，對(duì)我來說是一份難得的榮譽(yù)。感謝王晶編輯給予我的協(xié)助及專業(yè)的建議。本書得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(71933002)和復(fù)旦大學(xué)卓越2025人才培育計(jì)劃的支持。在本書構(gòu)思及寫作過程中，我非常感謝所有參與進(jìn)來的學(xué)生，他們是蔡依樂、曹一鳴、方嫣彤、韓鑫豪、胡鈞貽、黃沛璇、黃智琛、雷嘉欣、李永濤、潘子欣、彭耀輝、滕璇、王宣藝、吳其倡、許力夕、楊波、楊嬌嬌、姚沁、張碧月、鐘函燁（以姓氏首字母排序）,其中特別感謝許力夕同學(xué)。沒有這些同學(xué)熱情、認(rèn)真的協(xié)助，本書無法呈現(xiàn)在讀者面前。同樣感謝復(fù)旦大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院科研辦公室李博的支持工作。感謝我在香港科技大學(xué)社會(huì)科學(xué)部讀博士時(shí)的同系小伙伴們，當(dāng)年我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里學(xué)習(xí)和玩耍，留下很多美好的回憶，如今大家散落在國(guó)內(nèi)外各高校努力為理想和生活拼搏。特別感謝復(fù)旦大學(xué)歷史地理研究中心及哈佛燕京學(xué)社在中國(guó)歷史地圖方面所作的基礎(chǔ)貢獻(xiàn)，本書以及我的眾多研究都受益于她們提供的學(xué)術(shù)公共品。最后，感謝家人一直以來給予我的支持和照顧。
陳碩
于復(fù)旦大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院泛海樓
2023年9月