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1946年，在老师洪业的举荐下，侯仁之来到了英国利物浦大学接受现代地理学的训练。走之前，他已经完成了《北京金水河考》，并刊发在第30期《燕京学报》。金水河是元朝专为皇家饮水修建的引水渠，对于这篇论文，洪业的评语是“此文佳甚”。
利物浦大学位于英格兰西北部的利物浦港，酷似中国上海的外滩，让人产生错觉的原因是这座标志性的建筑物，它与上海汇丰银行大厦出自同一设计师之手。与上海相似的还有这里的历史，它当初也是一个渔村，到１５世纪中叶时，发展成为英国第二大港口城市。
利物浦是英国国家旅游局认定的英国最佳旅游城市，每年都吸引数百万观光客来到海滨参观重建的阿尔伯特港。
拱顶的牌楼下，鹅卵石的街道两旁布满了购物中心、画廊、博物馆、酒吧和写字楼。同时利物浦是一个富于创新的城市，孕育了许多世界闻名的艺术家、表演者、喜剧演员、发明家和政界要人。
昔日利物浦市是英国著名的制造业中心，今日该市虽然已经失去了大部分制造业基础，仍是英格兰的核心城市之一。
而利物浦大学是英国第一个“红砖”大学，拥有100多年的历史。从它的校园里走出了英国第一个诺贝尔奖获得者，随后产生了七位诺贝尔奖获得者。
1948年6月1日，在英国利物浦大学学生宿舍前
它创立了足球研究中心，开设了足球MBA课程。它成立了流行音乐研究所，是世界上唯一开设音乐产业课程的学校……
作为最早成立的城市大学之一，利物浦大学的创建源于城市发展的需要，为当地工商业服务责无旁贷地成为大学的首要任务。
除了侯仁之，还有著名的化学教育家俞同奎、人文地理学家吴传均等科学家，都曾经在利物浦大学学习，回国之后他们都成为了各自领域的佼佼者。
到英国之后，侯仁之首先学到了西方“历史地理学”的概念。
《历史地理学》这本书堪称现代历史地理学的奠基之作，它的作者就是侯仁之留学英国时的导师——达比。
达比教授生于1909年，只比侯仁之长几岁，但是达比的学术理论及其对当代历史地理学发展的贡献，使侯仁之深受启发，在新的观点和方法指导下，将北京历史地理的研究提升到新的理论高度。
达比生于西格拉摩根郡，曾任利物浦大学、伦敦大学、剑桥大学教授，英国地理学家学会主席，当代历史地理学的奠基人之一。
他长期研究英国区域历史地理，认为地理景观演变是历史地理学研究的问题之一。著有《中世纪沼泽地》、《1800年以前的英国历史地理》和《英国历史地理新编》等。
达比说：“我们今天生活的地理环境为什么会是这个样子，有自然的因素，但更多的是人为因素。历史地理研究的就是复原过去一段时间的地理，把这些历史断面连起来，就能清楚的看到它的发展过程。”
1947年，当侯仁之第一次听到“历史地理学”的观点时，立刻把它翻译成中文发表在了天津《益世报》上。历史地理学强调城市演变与人类活动、自然环境的关系，使用的材料是历史，但是研究方法是地理，这门全新的学问把人文科学与自然科学紧密地结合了起来，这是与注重文献研究的沿革地理最本质的区别。
1984年，在英国剑桥与留学期间的导师达比
侯仁之的弟子尹钧科说：“侯先生在英国利物浦大学跟着达比学历史地理的时候，他首先学到了西方正在兴起、正在蓬勃发展的现代历史地理学的一些基本理论和一些主要的研究方法。比如说，人类活动对于环境的影响，一个城市的形成跟周围环境的关系，等等。这些东西在过去中国的一些历史学家研究古代中国的城市的时候，往往是不大注意的。”
而考古学家徐苹芳认为，那时候有些人不大理解，说你看你侯先生，你研究北京、研究金水河，你上英国去留学干什么。其实不然，他要不到英国去这一趟的话，他回来以后走的这个学术道路不会起点这么高。他就知道回来以后应当怎么样把那（英国）好的方法应用到中国历史上去，那么在驾驭中国历史沿革地理也好、历史学也好，他是驾轻就熟、得心应手。
“我现在每周换三个人：
第一个‘我’是大学一年级fresher（大学新生），从星期一到星期五上午，到学校读书上课，做制图实习；
第二个‘我’是研究院的‘博士待位生’，从星期一下午到星期五下午与晚间，在宿舍做个人的研究工作；
第三个‘我’是《益世报》的驻英通讯员，星期六读一周报纸杂志和做参考笔记，星期日用整天写通讯。”
1946年，35岁的侯仁之按照7年前洪业教授为他制定好的计划，负笈英伦，乘坐轮船到英国利物浦大学，投学于达比（Henry Clifford Darby）门下。
上述的三重身份，是侯仁之在英国生活的真实写照，这是他在给妻子张玮瑛写“情书”时的表白。
据张玮瑛回忆，当时书信往来要走海运，寄一封信要两三周的时间，真是家书抵万金。
谈到侯仁之和张玮瑛的感情，说来话长。二人相识于1932年的燕园，至今已近80年。
1939年，侯仁之与张玮瑛。
当时张玮瑛于1931年考入燕京大学历史系，侯仁之于1932年入学。
2007年12月，张玮瑛回忆起近80年的生活，仍历历在目。
“在位于适楼（现名俄文楼）一层的西南角的那件课室里，我们听洪业（煨莲）教授讲授‘史学方法’，共同的课业和志趣使我们逐渐接近，课余有时在适楼南门外会面，而最常去的地方自然是图书馆。从图书馆出来，仁之总是先送我回到女生二院，再返回未名湖北岸的男生宿舍。”
就在侯仁之负笈英伦的那一年6月，长子侯方兴在北平出生。
在英国求学期间，随着时间的推移，课业的深入，达比教授的学术理论及其对当代历史地理研究学发展的实践，让侯仁之愈受启迪，逐步进入到北京历史地理研究的新领域。
1947年7月5日，侯仁之接到妻子的来信，感慨万千，径直前往书店，购买《普通制图学》（General Cartography）一书，题签以志纪念：
“今晨得瑛来信，对于治学为人多所勖勉。有‘大学府需要第一流有品有学有识的人才，兼而有之者惟洪师也……愿我临学成归来继续努力，有如大学者之终身孜孜不息，当以国际最高学术标准为标准，勿以目前局促狭窄眼光所范限’等语。”（注：侯仁之称张玮瑛为“瑛”，张玮瑛称侯仁之为“临”，侯仁之的小名为“光临”）
在妻子的勉励下，侯仁之更加努力，三年求学期间，废寝忘食，对数年来积累有如“砖头瓦块”般的材料和思考重新加以审视、提升，从现代历史地理学的角度构建写作了博士论文《北平的历史地理》。
留英期间，侯仁之还先后担任留英中国学生会副主席和留英中国学生会利物浦分会主席。利物浦的住宿很贵，侯仁之是利物浦大学唯一住在学生宿舍的中国留学生。那是郊外的一座很漂亮的楼房，那里成了留英中国学生开年会的地方。
1949年夏天，侯仁之获得博士学位。
据张玮瑛介绍，当时博士论文的原本保存在利物浦大学图书馆，侯仁之随身携带副本回国。虽然历经半个世纪的沧桑和“文革”抄家的劫难，但是文本居然保留至今而大体完好。
1949年10月1日，中华人民共和国宣告成立。
侯仁之异常兴奋，他是留英中国学生会副主席，忙着动员大家回来参加新中国的建设。
侯仁之不是共产党员，但他倾向革命，追求进步，在英国读博期间，一直和共产党人保持联系。
他担任副主席的留英中国学生会，主席曹日昌就是中共地下党员。
1949年9月初，侯仁之学成返国，在英国的中共组织已经为侯仁之安排好了行程，临走之前交给侯仁之一封信，让他坐船先到香港。
在香港九龙，按照信封地址，侯仁之在一个院子的大门前停了下来。大铁门关着，开着小方洞。“找谁？”侯仁之把信递了进去，里面的负责人热情接待了他。
这里是新华社驻香港的机构，他们安排侯仁之坐船到了天津，转往北京。
1949年9月29日，燕京大学西门外，张玮瑛带着两个孩子来接侯仁之。女儿馥兴尚能认出爸爸，儿子方兴躲到妈妈身后去了。方兴是1946年8月4日生，第二天，侯仁之就去了英国。
侯仁之来到北京三天正赶上开国大典，10月1日，他作为燕京大学的代表，和夏仁德教授出席了天安门广场的开国大典。
当晚他在燕京大学贝公楼礼堂给全校学生做报告讲他自己当天的感受，“一个大灯照着我，气氛很热烈，永远难忘啊”。
回国后，侯仁之首先引进现代历史地理学的理论与方法，并将其纳入近代地理学体系，为我国创立了一个新的学科。
北京组建都市计划委员会，侯仁之被出任副主任委员的建筑学家梁思成先生邀聘为委员。
当时，梁思成正在筹划如何改造建设北京城，他请侯仁之负责海淀地区的史地考察，为在海淀附近开设首都文教区做准备，并于1950年邀聘侯仁之到清华大学建筑系讲授“市镇地理基础”一课。
结合首都文教区的规划，侯仁之完成了回国后的第一篇学术论文《北京海淀附近的地形、水道与聚落》，在论文中他指出：“海淀地区自东向西海拔骤然下降。以白颐路为界，东边的台地有着华北平原的典型特色，西边的低地则是一派江南风光……台地是最好的建筑区，低地是最好的园林区。”
正是在这项研究成果的指导下，以海淀镇为中心的文化教育区开始发展起来。
同时，他又结合教学向国家教育部建议，把新公布的“中国沿革地理”一课更新为“中国历史地理”。