2)时空系统 传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性,忽略了其时间特性。在许多应用领域中,如环境检测 地震救援、天气预报等,空间对象是随时间变化的,而这种动态变化规律在求解过程中起着十分重要的作 用。过去GIS忽略时态主要是受软硬件条件的限制,也有技术方面的原因。近年来,对GIS中时态特性的 研究变得十分活跃,即所谓“时空系统”。通常把GIS的时间维分成处理时间维和有效时间维,处理时间 又称数据库时间或系统时间,它指在GIS中处理发生的时间;有效时间亦称事件时间或实际时间,它指在 实际应用领域事件出现的时间。时空系统主要研究时空模型,时空数据的表示、存储、操作、查询和时空 分析。目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充,如在关系模型的元组中加入时间,在对象模型 中引入时间属性。在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究。 3)地理信息建模系统( GIMS-Geographic Information Modeling System) 通用GIS的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的,因为这些领域都有自己独特的专用模 型,目前通用的GIS大多数通过提供二次开发的工具和环境来解决这一问题,但二次开发工具的一个主要 问题是它对于普通用户而言过于困难。而GIS成功应用到专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间 分析模型。GIMS的研究动向为:面向对象在GIS中的应用。面向对象技术用对象(实体属性和操作的封 装)、对象类结构(分类和组装结构)、对象间的通讯来描述客观世界,为描述复杂的三维空间提供了一条 结构化的途径:基于图标(lcon)的用户建模界面。建模过程中的对象和空间分析操作均以图标形式展示 给用户,用户亦可以自定义图标。用户对图标的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验。这种方法较 之AML这类宏语言要方便和直观得多;GIS与其他的模型和知识库的结合,这是许多应用领域面临的一个 非常实际的问题,即存在GS之外的模型和知识库如何与GIS耦合成一个有机整体。 4)三维地理信息系统的研究 三维GIS是许多应用领域对GIS的基本要求。目前的GIS大多数提供了一些较为简单的三维显示和操 作功能,但这与真三维表示和分析还有很大差距。真正的三维G'S必须支持真三维的矢量和栅格数据模型 及以此为基础的三维空间数据库,解决了三维空间操作和分析问题。主要研究的方向包括:三维数据结构 的研究,主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化:三维数据的生成和管理;地理数据 的三维显示,主要包括三维数据的操作,表面处理,栅格图像、全息图像显示,层次处理等。 6.2.2实用地理信息系统发展趋势与展望 随着计算机和信息技术的发展,GIS迅速地变化着。在未来10年内的GIS发展用下面几个方面来概 1)GIS网络化 对于GIS的发展,计算机网络技术是起到质变作用的重要技术。它的发展使得以往很多难以完成的事 情得以实现,如网络技术使得数据库在地理位置上以分布的方式存在,这样做,各个数据库可以局部地进 行生产、更新、维护和管理,而网络又使这些分布在局部的数据库相互之间可以连接起来实现共享使用 高速度的数据传输使得数据库之间的数据传输能够快速地实现。万维网的发展给GIS数据在更大范围内的 发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。网络浏览器的使用从视觉上给提供和使用地理数据的人 们带来了方便。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行搜索,甚至可以 直接在网上进行数据的各类空间操作,使用网络提供的各类模型进行模拟,直接产生新的数据结果,真正 地实现“网络就是计算机”这一新的概念模式。网络技术虽然发展速度惊人,但是在GIS应用方面还有 定局限,主要表现为地理数据的传输:目前,对于GIS数据的网络传输仍然有一些局限,由于GIS的数据 通常容量较大,现在网络宽带的能力在中远距离的大量数据传输过程中,速度不够令人满意,这将会是网 络技术在GS发展过程中的一个瓶颈问题;GIS网络软件的开发:网络技术给GIS技术的发展带来了更多 潜力,但是到目前为止,GIS软件工业界还没有充分地将这些潜力发挥出来,许多技术在GIS领域仍然处 于研究和试验阶段,达到商业化、实用化还有一定的距离;网络技术在GS中的有效使用:技术的发展只 有在给人们带来利益时才有真正的价值。网络技术有巨大潜力,但是如何在GIS领域得到有效的使用,充 分、恰当地发挥出它的潜能仍然是需要人们探索的问题
2）时空系统 传统的地理信息系统只考虑地物的空间特性，忽略了其时间特性。在许多应用领域中，如环境检测、 地震救援、天气预报等，空间对象是随时间变化的，而这种动态变化规律在求解过程中起着十分重要的作 用。过去 GIS 忽略时态主要是受软硬件条件的限制，也有技术方面的原因。近年来，对 GIS 中时态特性的 研究变得十分活跃，即所谓“时空系统”。通常把 GIS 的时间维分成处理时间维和有效时间维，处理时间 又称数据库时间或系统时间，它指在 GIS 中处理发生的时间；有效时间亦称事件时间或实际时间，它指在 实际应用领域事件出现的时间。时空系统主要研究时空模型，时空数据的表示、存储、操作、查询和时空 分析。目前比较流行的作法是在现有数据模型基础上扩充，如在关系模型的元组中加入时间，在对象模型 中引入时间属性。在这种扩充的基础上如何解决从表示到分析的一系列问题仍有待进一步研究。 3）地理信息建模系统（GIMS-Geographic Information Modeling System） 通用 GIS 的空间分析功能对于大多数的应用问题是远远不够的，因为这些领域都有自己独特的专用模 型，目前通用的 GIS 大多数通过提供二次开发的工具和环境来解决这一问题，但二次开发工具的一个主要 问题是它对于普通用户而言过于困难。而 GIS 成功应用到专门领域的关键在于支持建立该领域特有的空间 分析模型。GIMS 的研究动向为：面向对象在 GIS 中的应用。面向对象技术用对象（实体属性和操作的封 装）、对象类结构（分类和组装结构）、对象间的通讯来描述客观世界，为描述复杂的三维空间提供了一条 结构化的途径；基于图标（Icon）的用户建模界面。建模过程中的对象和空间分析操作均以图标形式展示 给用户，用户亦可以自定义图标。用户对图标的定义、选择和操作中完成模型的定义和检验。这种方法较 之 AML 这类宏语言要方便和直观得多；GIS 与其他的模型和知识库的结合，这是许多应用领域面临的一个 非常实际的问题，即存在 GIS 之外的模型和知识库如何与 GIS 耦合成一个有机整体。 4）三维地理信息系统的研究 三维 GIS 是许多应用领域对 GIS 的基本要求。目前的 GIS 大多数提供了一些较为简单的三维显示和操 作功能，但这与真三维表示和分析还有很大差距。真正的三维 GIS 必须支持真三维的矢量和栅格数据模型 及以此为基础的三维空间数据库，解决了三维空间操作和分析问题。主要研究的方向包括：三维数据结构 的研究，主要包括数据的有效存储、数据状态的表示和数据的可视化；三维数据的生成和管理；地理数据 的三维显示，主要包括三维数据的操作，表面处理，栅格图像、全息图像显示，层次处理等。 6．2．2 实用地理信息系统发展趋势与展望 随着计算机和信息技术的发展，GIS 迅速地变化着。在未来 10 年内的 GIS 发展用下面几个方面来概 括。 1）GIS 网络化 对于 GIS 的发展，计算机网络技术是起到质变作用的重要技术。它的发展使得以往很多难以完成的事 情得以实现，如网络技术使得数据库在地理位置上以分布的方式存在，这样做，各个数据库可以局部地进 行生产、更新、维护和管理，而网络又使这些分布在局部的数据库相互之间可以连接起来实现共享使用。 高速度的数据传输使得数据库之间的数据传输能够快速地实现。万维网的发展给 GIS 数据在更大范围内的 发布、出版、获取和查询提供了有效可行的途径。网络浏览器的使用从视觉上给提供和使用地理数据的人 们带来了方便。地理数据不仅可以按照地理位置、专题内容、生产机构、使用价格等进行搜索，甚至可以 直接在网上进行数据的各类空间操作，使用网络提供的各类模型进行模拟，直接产生新的数据结果，真正 地实现“网络就是计算机”这一新的概念模式。网络技术虽然发展速度惊人，但是在 GIS 应用方面还有一 定局限，主要表现为地理数据的传输：目前，对于 GIS 数据的网络传输仍然有一些局限，由于 GIS 的数据 通常容量较大，现在网络宽带的能力在中远距离的大量数据传输过程中，速度不够令人满意，这将会是网 络技术在 GIS 发展过程中的一个瓶颈问题；GIS 网络软件的开发：网络技术给 GIS 技术的发展带来了更多 潜力，但是到目前为止，GIS 软件工业界还没有充分地将这些潜力发挥出来，许多技术在 GIS 领域仍然处 于研究和试验阶段，达到商业化、实用化还有一定的距离；网络技术在 GIS 中的有效使用：技术的发展只 有在给人们带来利益时才有真正的价值。网络技术有巨大潜力，但是如何在 GIS 领域得到有效的使用，充 分、恰当地发挥出它的潜能仍然是需要人们探索的问题
2)GIS标准化 今后5-10年是GS界的主要标准化制定时期。GIS发展到今天这样,能够在各种领域得到使用的盛况 人们不断意识到软件、硬件、数据等要素进行必要的标准化才能实现更有效、广泛地对GIS的使用。GIS 的标准化将在国际、国家、省、市、县和机构范围内多层次地进行,其内容可能包括到GIS的各个组成部 分、各个操作过程、各种数据类型、软件硬件系统等。标准化的真正实现将使人们能在一个共同理解基础 上共享信息和资源 3)数据商业化 在西方社会,计算机硬件设备的生命周期通常为3-5年,计算机软件的生命周期一般为7-15年,而地 理数据的生命周期则为几十年。地理数据的开发、更新和维护既费时又费力,在GIS界曾经有人统计过 GIS硬件、软件和数据的造价比是1:10:100,所以如何更有效地生产和维护地理数据将会是GIS未来面 临的主要挑战之一。GIS产生的主要目的之一是对于空间信息进行更好的管理和处理,GIS空间分析功能 实际上是使用现有的数据来产生新的数据,所以数据是整个GS的操作对象。没有数据,则谈不上信息系 统。如果数据问题能够解决,信息系统才有意义和价值,才能够真正运行。 4)系统专门化 目前,GIS软件和系统还是被作为一个整体独立存在。许多软件提供全面的GIS功能可以在任何一种 需要GIS的部门使用,没有具体专业领域的限制;而从使用GIS机构的角度上看,很多机构只是需要GIS 软件中的部分功能,而目前GIS软件设置使得用户在购买GIS系统时往往要求整个软件一起购买。首先, 从GIS用户方面考虑,GIS可能不将作为一个独立的系统存在于机构内,而是作为机构整个管理和运作系 统的一个部分,GIS的各种功能将融合在与专业领域更直接的系统之中。其次,从GIS的工业发展角度上 考虑,目前的GS软件所提供的各种功能也将与各类专业软件系统融合起来,共同发展。软件的部件化是 这个趋势的前兆,也为GS软件的专业化做了必要的准备。将来的各类应用系统中,GS可能将作为一个 必须的部分存在。 5)GS企业化 GIS网络化的发展使得GS在机构内部各部门之间更有效地进行通讯、交流和进行各种资源的共享。 企业和机构可以从更高的层次上对GS在企业中的使用进行统筹安排和计划,这种方式被称为“企业化 GIS”。企业化GIS对技术和管理人员有更高的要求,需要企业不断地对人员进行技术和管理培训。 6)GIS全球化 网络技术的发展使得世界空间缩小,使人们之间的关系更加紧密:世界经济的发展也在要求人们建立 个更稳定、和谐的环境。在这个环境中GIS越来越成为一种有效的工具来帮助人们了解他们所生存和依 赖的自然条件状况和社会变化状况。目前世界各国都在积极地发展和使用GIS、制定有关地理信息的政策 开展国家的GS项目,例如世界银行和其它的国际信贷组织都要求在它们资助的项目中使用GS来辅助决 策。GIS的标准化对于它在国际范围内的推广和使用将起到促进作用,国际标准组织已经专门就地理空间 技术从各个方面进行标准化制定和实施。 7)GIS大众化 GIS不仅在国际舞台上已经越来越受到人们重视,甚至在人们日常生活中也潜移默化地改变着人们的 生活。以往人们需要使用地图来定向、定位和导航,而现在地图已经存储在数据库中;从一个地点到另 个地点的最佳路线轻而易举地就可以使用GIS系统得到;到一个新地方,不需要再费力寻找餐馆、旅店、 娱乐中心、购物中心、银行、旅游景点等,GIS就是最好的向导
2）GIS 标准化 今后 5-10 年是 GIS 界的主要标准化制定时期。GIS 发展到今天这样，能够在各种领域得到使用的盛况， 人们不断意识到软件、硬件、数据等要素进行必要的标准化才能实现更有效、广泛地对 GIS 的使用。GIS 的标准化将在国际、国家、省、市、县和机构范围内多层次地进行，其内容可能包括到 GIS 的各个组成部 分、各个操作过程、各种数据类型、软件硬件系统等。标准化的真正实现将使人们能在一个共同理解基础 上共享信息和资源。 3）数据商业化 在西方社会，计算机硬件设备的生命周期通常为 3-5 年，计算机软件的生命周期一般为 7-15 年，而地 理数据的生命周期则为几十年。地理数据的开发、更新和维护既费时又费力，在 GIS 界曾经有人统计过， GIS 硬件、软件和数据的造价比是 1：10：100，所以如何更有效地生产和维护地理数据将会是 GIS 未来面 临的主要挑战之一。GIS 产生的主要目的之一是对于空间信息进行更好的管理和处理，GIS 空间分析功能 实际上是使用现有的数据来产生新的数据，所以数据是整个 GIS 的操作对象。没有数据，则谈不上信息系 统。如果数据问题能够解决，信息系统才有意义和价值，才能够真正运行。 4）系统专门化 目前，GIS 软件和系统还是被作为一个整体独立存在。许多软件提供全面的 GIS 功能可以在任何一种 需要 GIS 的部门使用，没有具体专业领域的限制；而从使用 GIS 机构的角度上看，很多机构只是需要 GIS 软件中的部分功能，而目前 GIS 软件设置使得用户在购买 GIS 系统时往往要求整个软件一起购买。首先， 从 GIS 用户方面考虑，GIS 可能不将作为一个独立的系统存在于机构内，而是作为机构整个管理和运作系 统的一个部分，GIS 的各种功能将融合在与专业领域更直接的系统之中。其次，从 GIS 的工业发展角度上 考虑，目前的 GIS 软件所提供的各种功能也将与各类专业软件系统融合起来，共同发展。软件的部件化是 这个趋势的前兆，也为 GIS 软件的专业化做了必要的准备。将来的各类应用系统中，GIS 可能将作为一个 必须的部分存在。 5）GIS 企业化 GIS 网络化的发展使得 GIS 在机构内部各部门之间更有效地进行通讯、交流和进行各种资源的共享。 企业和机构可以从更高的层次上对 GIS 在企业中的使用进行统筹安排和计划，这种方式被称为“企业化 GIS”。企业化 GIS 对技术和管理人员有更高的要求，需要企业不断地对人员进行技术和管理培训。 6）GIS 全球化 网络技术的发展使得世界空间缩小，使人们之间的关系更加紧密；世界经济的发展也在要求人们建立 一个更稳定、和谐的环境。在这个环境中 GIS 越来越成为一种有效的工具来帮助人们了解他们所生存和依 赖的自然条件状况和社会变化状况。目前世界各国都在积极地发展和使用 GIS、制定有关地理信息的政策、 开展国家的 GIS 项目，例如世界银行和其它的国际信贷组织都要求在它们资助的项目中使用 GIS 来辅助决 策。GIS 的标准化对于它在国际范围内的推广和使用将起到促进作用，国际标准组织已经专门就地理空间 技术从各个方面进行标准化制定和实施。 7）GIS 大众化 GIS 不仅在国际舞台上已经越来越受到人们重视，甚至在人们日常生活中也潜移默化地改变着人们的 生活。以往人们需要使用地图来定向、定位和导航，而现在地图已经存储在数据库中；从一个地点到另一 个地点的最佳路线轻而易举地就可以使用 GIS 系统得到；到一个新地方，不需要再费力寻找餐馆、旅店、 娱乐中心、购物中心、银行、旅游景点等，GIS 就是最好的向导
我们借助于外感官(我们意识的一种性质)表象给我们自己外面的对象,这些对象毫无例外的 在空间里面。这些对象的形状、大小、以及它们相互间的关系是在空间里被规定的或能够在空 间里被规定的。 空间不是一个从外部经验得來的经验概念。因为为使着某种感觉与我以外的某些东西发生关 系,以及同样地为着我能把那些感觉表象为互相在外、互相靠近,从而不只是被此不同,并且 是在不同的地方,这样就一定要以空间况念为前提 第二章从现实世界到比特世界 导读:本章从空间认知的角度讲述了对现实世界进行抽象的过程。空间认知属于行为地理学的范 畴,它研究个体如何对现实世界进行认知,并在意识中编码的过程。在认识的基础上进行逐步抽 象,最后得到数字仳的空间数据,这正是ω penIS九层抽象模型前五层所描述的内容。最后是空 间数据库模型,进一步强调了该抽象过程 本章的内容有助于加深对空间数据和空间信息的理解 从现实世界到人的概念世界,再到数字世界,最后通过用户改造自然的活动反馈到现实世界,这中间 三个阶段对应着地球信息科学的三个研究领域,即地理认知模型的研究、地理概念计算方法的研究以及地 理信息与社会的研究。如图2-1所示 地理信息流 地理信息科学三个领域 现实世界 地理时 空思考 地理认知模型研究 概念世界 地理概念 形式表达地理概念计算方法研究 与计算机 数字世界(GIS) 实现 信息 地理信息与社会研究 应用领域 服务 图2-1:地理信息流与地理信息科学三个领域 对现实世界的地理认知 地理环境是复杂多样的,要正确地认识、掌握与应用这种广泛而复杂的信息,需要进行去粗取精、去 伪存真的加工,这就要求对地理环境进行科学的认识。对于复杂对象的认识是一个从感性认识到理性认识 的一个抽象过程。对于同一客观世界,不同社会部门或学科领域的人群,往往在所关心的问题、研究的对 象等方面存在着差异,这就会产生不同的环境映象 1.1认知的含义 认知属于心理学的范畴。认知理论早在70年代就被引入地图学,并用“刺激——反应”的关系模式 来研究用图者在读图时的心理——物理反应。始于90年代的地图制图可视化研究也应用了认知概念,使
我们借助于外感官（我们意识的一种性质）表象给我们自己外面的对象，这些对象毫无例外的 在空间里面。这些对象的形状、大小、以及它们相互间的关系是在空间里被规定的或能够在空 间里被规定的。 空间不是一个从外部经验得来的经验概念。因为为使着某种感觉与我以外的某些东西发生关 系，以及同样地为着我能把那些感觉表象为互相在外、互相靠近，从而不只是彼此不同，并且 是在不同的地方，这样就一定要以空间观念为前提。 康德 第二章 从现实世界到比特世界 导读：本章从空间认知的角度讲述了对现实世界进行抽象的过程。空间认知属于行为地理学的范 畴，它研究个体如何对现实世界进行认知，并在意识中编码的过程。在认识的基础上进行逐步抽 象，最后得到数字化的空间数据，这正是 OpenGIS 九层抽象模型前五层所描述的内容。最后是空 间数据库模型，进一步强调了该抽象过程。 本章的内容有助于加深对空间数据和空间信息的理解。 从现实世界到人的概念世界，再到数字世界，最后通过用户改造自然的活动反馈到现实世界，这中间 三个阶段对应着地球信息科学的三个研究领域，即地理认知模型的研究、地理概念计算方法的研究以及地 理信息与社会的研究。如图 2-1 所示。 地理概念 形式表达 地理时 空思考 地理信息流 地理信息科学三个领域 地理认知模型研究 地理概念计算方法研究 地理信息与社会研究 现实世界 概念世界 数字世界（GIS） 应用领域 信 息 服 务 与计算机 实现 图 2-1： 地理信息流与地理信息科学三个领域 1．对现实世界的地理认知 地理环境是复杂多样的，要正确地认识、掌握与应用这种广泛而复杂的信息，需要进行去粗取精、去 伪存真的加工，这就要求对地理环境进行科学的认识。对于复杂对象的认识是一个从感性认识到理性认识 的一个抽象过程。对于同一客观世界，不同社会部门或学科领域的人群，往往在所关心的问题、研究的对 象等方面存在着差异，这就会产生不同的环境映象。 1．1 认知的含义 认知属于心理学的范畴。认知理论早在 70 年代就被引入地图学，并用“刺激——反应”的关系模式 来研究用图者在读图时的心理——物理反应。始于 90 年代的地图制图可视化研究也应用了认知概念，使
“刺激——反应”模式的研究向纵深推进了一步,地图制图可视化的实质是探讨地图信息传输过程中人对 空间客体的认识。根据空间信息分析以及空间信息可视化的需要,认知应该是知觉、注意、表象、记忆 学习、思维、语言、概念形成、问题求解、情绪、个性差异等有机联系的信息处理过程。 在简单的认知系统中,感知系统从外界环境输入刺激、进行变换整合,提取刺激特征加以组合,输出 经编码的物理刺激。长时记忆系统将输入的经编码的物理刺激与系统只能感知的信息进行比较与模式匹 配,一部分信息被激活,这部分被激活的信息送入短时记忆系统。短时记忆系统对输入的有限信息进行精 细加工,通过反映系统来输出动作、语言、表情等。中枢处理器进行系统控制和处理,决定目标先后次序 和监督当前目标执行,图2-2描述了空间认知的框架。 地理 图2-2:空间认知 空间认知 地理学家和心理学家对空间进行了大量研究,得到了许多有趣的结论,它们成为行为地理学中研究人 的空间决策的基础;在GIS中研究空间认知,可以指导建立更加符合人类思维的空间模型和信息表现方式。 下面介绍的是与空间认知有关的知识 1)个体的空间认识的形成和发展 J. Piaget认为,空间认识具有四个层次:感觉运动( Sensorimotor)的层次,它以行动的表象为依据 前运算期(Pre- operational)的层次,其基础是从记忆中获得的有关客观世界的知觉的映象;形象运算 ( Concrete Operational)的层次,其中允许符号化、系统化的环境心理表象;形式运算( Formal Operational) 的层次,在该层次中,个体具有假设——演绎推理能力,能够处理独立于行动、客体、空间的抽象的空间 概念。图2-3表示了个体成长过程中的空间认识的发展。 青年以及形式运算期形式运算空间 参照系和欧式度量 以上期 标准的调整 欧式空间参照系 少年期 「看法的调整 具体运算期 具体运算空间 投影空间 固定的参照系 度 学前期 前运算期前运算空间高高最 幼儿期 映象的形成 感觉运动期 感觉运动空间 客体的稳定性 图2-3:空间意识的个体发育 2)意识中的空间信息编码 Elisabeth s. Nelson
“刺激——反应”模式的研究向纵深推进了一步，地图制图可视化的实质是探讨地图信息传输过程中人对 空间客体的认识。根据空间信息分析以及空间信息可视化的需要，认知应该是知觉、注意、表象、记忆、 学习、思维、语言、概念形成、问题求解、情绪、个性差异等有机联系的信息处理过程。 在简单的认知系统中，感知系统从外界环境输入刺激、进行变换整合，提取刺激特征加以组合，输出 经编码的物理刺激。长时记忆系统将输入的经编码的物理刺激与系统只能感知的信息进行比较与模式匹 配，一部分信息被激活，这部分被激活的信息送入短时记忆系统。短时记忆系统对输入的有限信息进行精 细加工，通过反映系统来输出动作、语言、表情等。中枢处理器进行系统控制和处理，决定目标先后次序 和监督当前目标执行，图 2-2 描述了空间认知的框架。 图 2-2：空间认知 空间认知 地理学家和心理学家对空间进行了大量研究，得到了许多有趣的结论，它们成为行为地理学中研究人 的空间决策的基础；在 GIS 中研究空间认知，可以指导建立更加符合人类思维的空间模型和信息表现方式。 下面介绍的是与空间认知有关的知识。 1）个体的空间认识的形成和发展 J.Piaget 认为，空间认识具有四个层次：感觉运动（Sensorimotor）的层次，它以行动的表象为依据； 前运算期（Pre-operational）的层次，其基础是从记忆中获得的有关客观世界的知觉的映象；形象运算 （Concrete Operational）的层次，其中允许符号化、系统化的环境心理表象；形式运算（Formal Operational） 的层次，在该层次中，个体具有假设——演绎推理能力，能够处理独立于行动、客体、空间的抽象的空间 概念。图 2-3 表示了个体成长过程中的空间认识的发展。 感觉运动期 感觉运动空间 映象的形成 客体的稳定性 前运算期 具体运算期 形式运算期 前运算空间 具体运算空间 形式运算空间 拓扑空间 投影 空 间 欧式空 间 或 度 量 空 间 欧式空间参照系 参照系和欧式度量 标准的调整 看法的调整 以自 我 为 中 心 的 方 位 固定 的 参 照 系 坐标参照系 青年以及 以上期 少年期 学前期 幼儿期 图 2-3：空间意识的个体发育 2）意识中的空间信息编码[Elisabeth S. Nelson]
关于个体意识中的空间信息的编码方式,主要有三种理论:命题理论( Propositional Theory),图像 理论( Imagery Theory)和双重编码理论(Dual- coding Theory)。 (2.1)命题理论 个命题,是表达了对象之间关系的概念结构。命题必须符合以下规则:它必须是抽象的;它必须与 个真值关联;它必须符合一定的形式化规则。按照命题理论,空间编码形如以下的单句“俄克拉荷马在 德克萨斯以北”,命题理论的关键是认为其命题只是对抽象的意义编码,而非信息的自然特征。 (2.2)图像理论 图像理论认为,在空间认知中,图像是其关键构成。其理论的基础是一个图片的隐喻,认为个体感知 并处理空间信息,然后将其组织成为简单的、更加有序的形式。这些信息被记忆,并且可以在需要时重新 编排生成图像。 (2.3)双重编码理论 双重编码理论认为语言的和视觉的信息被独立的处理,但是相关的处理系统相互连接。一个图像系统 组织各种简单的图像,形成层次结构并且可以输出为空间的形式;而语言系统并行地处理各种非视觉信息 并组织成为更高层次的、连续的结构。 地理信息系统就是信息加工系统,即输λ信息,进行编码,存储记忆、做岀决策、输岀结果。这就是 环境信息流在人的大脑中的处理过程被地理信息系统所模拟和复制的原因,当然,认知的目的在于求解问 题,即找到问题的解决方案。认知操作包括常规问题求解和创造性问题的求解。 1.2环境映象与模型 环境映象可以看作是被学习到的稳定的思维概念,它总结了个人对环境的认识、评价和选择能力,对 任何人与环境相互作用的调査研究来说,理解大脑处理使用什么样的信息就显得至关重要。人与环境相互 作用的关系见图24所示 环境 表现的刺激信息存储的刺激信息 表现条件 基本生理组成 基本生理构造 感应者 文化特征 现状 处理中心 映象 指定反映 评价反映 规定反映 图2-4:人与环境的相互作用关系图 在环境映象硏究中,如何从个人那里提取对大尺度环境有意义的信息?如何展现该信息,以便使个人 的认知范围和程度明朗化?如何分析这些信息?最为普遍的方法是绘制描述环境要素的简图,通过描述环 境要素的序列、要素之间的联系和差异、映象的类型、细节和规模的变化等来提供信息,即构造模型。在 科学硏究中,经常用模型作为实际对象的代替物或模拟物,它们与被硏究的对象之间存在某种程度的一致 或相似的映射关系:借助模型所获得的结论和推论又可转用于实际对象上。地理学中所采用的表现模型多
关于个体意识中的空间信息的编码方式，主要有三种理论：命题理论（Propositional Theory），图像 理论（Imagery Theory）和双重编码理论（Dual-coding Theory）。 （2．1）命题理论 一个命题，是表达了对象之间关系的概念结构。命题必须符合以下规则：它必须是抽象的；它必须与 一个真值关联；它必须符合一定的形式化规则。按照命题理论，空间编码形如以下的单句“俄克拉荷马在 德克萨斯以北”，命题理论的关键是认为其命题只是对抽象的意义编码，而非信息的自然特征。 （2．2）图像理论 图像理论认为，在空间认知中，图像是其关键构成。其理论的基础是一个图片的隐喻，认为个体感知 并处理空间信息，然后将其组织成为简单的、更加有序的形式。这些信息被记忆，并且可以在需要时重新 编排生成图像。 （2．3）双重编码理论 双重编码理论认为语言的和视觉的信息被独立的处理，但是相关的处理系统相互连接。一个图像系统 组织各种简单的图像，形成层次结构并且可以输出为空间的形式；而语言系统并行地处理各种非视觉信息， 并组织成为更高层次的、连续的结构。 地理信息系统就是信息加工系统，即输入信息，进行编码，存储记忆、做出决策、输出结果。这就是 环境信息流在人的大脑中的处理过程被地理信息系统所模拟和复制的原因，当然，认知的目的在于求解问 题，即找到问题的解决方案。认知操作包括常规问题求解和创造性问题的求解。 1．2 环境映象与模型 环境映象可以看作是被学习到的稳定的思维概念，它总结了个人对环境的认识、评价和选择能力，对 任何人与环境相互作用的调查研究来说，理解大脑处理使用什么样的信息就显得至关重要。人与环境相互 作用的关系见图 2-4 所示。 表现的刺激信息 表现条件 输入控制 基本生理组成 基本生理构造 文化特征 现状 处理中心 指定反映 评价反映 规定反映 存储的刺激信息 环境 感应者 映象 图 2-4：人与环境的相互作用关系图 在环境映象研究中，如何从个人那里提取对大尺度环境有意义的信息？如何展现该信息，以便使个人 的认知范围和程度明朗化？如何分析这些信息？最为普遍的方法是绘制描述环境要素的简图，通过描述环 境要素的序列、要素之间的联系和差异、映象的类型、细节和规模的变化等来提供信息，即构造模型。在 科学研究中，经常用模型作为实际对象的代替物或模拟物，它们与被研究的对象之间存在某种程度的一致 或相似的映射关系：借助模型所获得的结论和推论又可转用于实际对象上。地理学中所采用的表现模型多