В статье рассматриваются вопросы источниковедения и методы исторического исследования на основе анализа данных с использованием геоинформационной системы и нейронных сетей. Исследования основывались на анализе исторических, краеведческих, археологических и гидрологических материалов Нижнего Поволжья при формировании Саратовской городской агломерации. Выявлены сложные паттерны и ассоциации между историческими, археологическими, гидрологическими, топонимическими и логистическими данными, связанными с динамикой урбанизации и развитием городской агломерации.