数字地球第二章.ppt
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1、数字地球第二章现在学习的是第1页,共66页第一节第一节 空间认知的基本概念空间认知的基本概念第三节第三节 空间认知的基本过程空间认知的基本过程第第二二章章 数数字字地地球球基基础础理理论论第二节第二节 空间认知的两个重要概念空间认知的两个重要概念第四节第四节 空间认知的理论与实践意义空间认知的理论与实践意义现在学习的是第2页,共66页第第二二章章 数数字字地地球球基基础础理理论论2-1 2-1 空间认知的基本概念空间认知的基本概念一、空间认知的含义一、空间认知的含义二、人类认知系统的结构二、人类认知系统的结构三、人类的空间认知能力三、人类的空间认知能力四、空间认知的主要感观通道手段四、空间认知
2、的主要感观通道手段现在学习的是第3页,共66页一、空间认知的含义一、空间认知的含义2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念认知认知信息的处理过程信息的处理过程 认知科学的产生:认知科学的产生:社会背景社会背景 思维背景思维背景思维背景思维背景 技术背景技术背景技术背景技术背景 方法论背景方法论背景 认知科学是智能的科学、思维的科学以及应用的认知科学是智能的科学、思维的科学以及应用的认知科学是智能的科学、思维的科学以及应用的认知科学是智能的科学、思维的科学以及应用的科学科学科学科学 。认知科学研究的目的就是说明和解释人在完成认认知科学研究的目的就是说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信
3、息加工的。知活动时是如何进行信息加工的。现在学习的是第4页,共66页一、空间认知的含义一、空间认知的含义2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念 空间认知空间认知空间认知空间认知是研究人们怎样认识自己赖以生存的是研究人们怎样认识自己赖以生存的是研究人们怎样认识自己赖以生存的是研究人们怎样认识自己赖以生存的环境,包括其中的诸事务、现象的相关位置、空环境,包括其中的诸事务、现象的相关位置、空环境,包括其中的诸事务、现象的相关位置、空环境,包括其中的诸事务、现象的相关位置、空间分布、依存关系,以及它们的变化和规律。间分布、依存关系,以及它们的变化和规律。间分布、依存关系,以及它们的变化和规律
4、。间分布、依存关系,以及它们的变化和规律。现在学习的是第5页,共66页二、人类认知系统的结构二、人类认知系统的结构2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念1 1、人脑的基本功能、人脑的基本功能、人脑的基本功能、人脑的基本功能(1 1)人是通过搜索来解决问题的;)人是通过搜索来解决问题的;)人是通过搜索来解决问题的;)人是通过搜索来解决问题的;(2 2)人在解决问题时,一般不是寻求最优解,)人在解决问题时,一般不是寻求最优解,)人在解决问题时,一般不是寻求最优解,)人在解决问题时,一般不是寻求最优解,而是寻找最满意的解;而是寻找最满意的解;而是寻找最满意的解;而是寻找最满意的解;(3 3
5、)人在解决问题时具有可变的志向水平。)人在解决问题时具有可变的志向水平。)人在解决问题时具有可变的志向水平。)人在解决问题时具有可变的志向水平。现在学习的是第6页,共66页二、人类认知系统的结构二、人类认知系统的结构2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念02 2、人脑的注意分配机制、人脑的注意分配机制、人脑的注意分配机制、人脑的注意分配机制(1 1)视觉选择性机制)视觉选择性机制)视觉选择性机制)视觉选择性机制(2 2)视觉注视性)视觉注视性)视觉注视性)视觉注视性现在学习的是第7页,共66页二、人类认知系统的结构二、人类认知系统的结构2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念
6、3 3、人类信息加工系统的结构、人类信息加工系统的结构、人类信息加工系统的结构、人类信息加工系统的结构(1 1)信息输入)信息输入)信息输入)信息输入(2 2)存储记忆)存储记忆)存储记忆)存储记忆(3 3)控制过程)控制过程)控制过程)控制过程现在学习的是第8页,共66页三、人类的空间认知能力三、人类的空间认知能力2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念 人类的空间认知能力是人类所具有的研究人们怎人类的空间认知能力是人类所具有的研究人们怎样认识自己赖以生存的环境,包括其中的诸事物、样认识自己赖以生存的环境,包括其中的诸事物、现象的相关位置、空间分布、依存关系,以及它们现象的相关位置、
7、空间分布、依存关系,以及它们的变化和规律的能力。的变化和规律的能力。空间认知能力的结构包括形状、大小、位置、维数、空间认知能力的结构包括形状、大小、位置、维数、空间认知能力的结构包括形状、大小、位置、维数、空间认知能力的结构包括形状、大小、位置、维数、时间和相互关系等的认知能力的核心。时间和相互关系等的认知能力的核心。时间和相互关系等的认知能力的核心。时间和相互关系等的认知能力的核心。现在学习的是第9页,共66页三、人类的空间认知能力三、人类的空间认知能力2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念 人类的空间认知能力来自认知结构。人类的空间认知能力来自认知结构。人类的空间认知能力来自认知
8、结构。人类的空间认知能力来自认知结构。认知结构的来源有两种:天赋的认知结构的来源有两种:天赋的认知结构的来源有两种:天赋的认知结构的来源有两种:天赋的 后天形成的后天形成的后天形成的后天形成的 空间认知能力对于地图设计者和地图使用者同样重空间认知能力对于地图设计者和地图使用者同样重空间认知能力对于地图设计者和地图使用者同样重空间认知能力对于地图设计者和地图使用者同样重要。识图用图是培养空间认知能力的有效手段。要。识图用图是培养空间认知能力的有效手段。要。识图用图是培养空间认知能力的有效手段。要。识图用图是培养空间认知能力的有效手段。现在学习的是第10页,共66页四、空间认知的主要感观通道和手段
9、四、空间认知的主要感观通道和手段2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念1 1 1 1、空间认知的主要感觉通道、空间认知的主要感觉通道、空间认知的主要感觉通道、空间认知的主要感觉通道 空间结构知识:形状、大小、方向、位置。维空间结构知识:形状、大小、方向、位置。维数和相互关系。数和相互关系。感观通道:视觉、触觉、听觉和嗅觉等。感观通道:视觉、触觉、听觉和嗅觉等。感观通道:视觉、触觉、听觉和嗅觉等。感观通道:视觉、触觉、听觉和嗅觉等。现在学习的是第11页,共66页四、空间认知的主要感观通道和手段四、空间认知的主要感观通道和手段2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念1 1、空间认
10、知的主要手段、空间认知的主要手段 (1 1)实地考察)实地考察)实地考察)实地考察 空间的局限性空间的局限性空间的局限性空间的局限性 时间的局限性时间的局限性时间的局限性时间的局限性 视觉的局限性视觉的局限性视觉的局限性视觉的局限性 心理的局限性心理的局限性心理的局限性心理的局限性 (2)阅读材料)阅读材料 (3)3)使用地图使用地图使用地图使用地图 现在学习的是第12页,共66页2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念地图作为空间认知的工具和手段,原因:地图作为空间认知的工具和手段,原因:地图作为空间认知的工具和手段,原因:地图作为空间认知的工具和手段,原因:(1 1 1 1)地图为
11、建立各层次的整体概念和心象提供空间框)地图为建立各层次的整体概念和心象提供空间框)地图为建立各层次的整体概念和心象提供空间框)地图为建立各层次的整体概念和心象提供空间框架保障;架保障;架保障;架保障;(2 2 2 2)地图可以提供空间分布的物体在数量方面的正确视)地图可以提供空间分布的物体在数量方面的正确视)地图可以提供空间分布的物体在数量方面的正确视)地图可以提供空间分布的物体在数量方面的正确视觉估计和印象;觉估计和印象;觉估计和印象;觉估计和印象;(3 3)地图可以给人们提供关于各地理要素或现象之)地图可以给人们提供关于各地理要素或现象之间的相关性概念;间的相关性概念;(4 4 4 4)地
12、图具有严格的空间关系原理,便于把统计信)地图具有严格的空间关系原理,便于把统计信)地图具有严格的空间关系原理,便于把统计信)地图具有严格的空间关系原理,便于把统计信息与空间分布结合起来;息与空间分布结合起来;息与空间分布结合起来;息与空间分布结合起来;(5 5 5 5)地图可以帮助读者建立正确的空间关系心象和纠正)地图可以帮助读者建立正确的空间关系心象和纠正)地图可以帮助读者建立正确的空间关系心象和纠正)地图可以帮助读者建立正确的空间关系心象和纠正错误的心象。错误的心象。错误的心象。错误的心象。现在学习的是第13页,共66页2-12-1空空间间认认知知的的基基本本概概念念地图集作为空间认知的工
13、具和手段,原因:地图集作为空间认知的工具和手段,原因:地图集作为空间认知的工具和手段,原因:地图集作为空间认知的工具和手段,原因:(1 1 1 1)地图集可以为我们建立多维、多时相的环境信)地图集可以为我们建立多维、多时相的环境信)地图集可以为我们建立多维、多时相的环境信)地图集可以为我们建立多维、多时相的环境信息,提供一条连接数量与质量、空间与时间的桥梁;息,提供一条连接数量与质量、空间与时间的桥梁;息,提供一条连接数量与质量、空间与时间的桥梁;息,提供一条连接数量与质量、空间与时间的桥梁;(2 2 2 2)地图集可以采用)地图集可以采用)地图集可以采用)地图集可以采用“嵌套嵌套嵌套嵌套”的
14、方法,用系列比例尺的方法,用系列比例尺的方法,用系列比例尺的方法,用系列比例尺地图和系列专题地图表示信息;地图和系列专题地图表示信息;地图和系列专题地图表示信息;地图和系列专题地图表示信息;(3 3)地图空间认知价值的文化意义,是一个不能)地图空间认知价值的文化意义,是一个不能忽视的重要因素;忽视的重要因素;(4 4)地图在教育中的作用不能忽视。)地图在教育中的作用不能忽视。现在学习的是第14页,共66页第第二二章章 数数字字地地球球基基础础理理论论2-2 2-2 空间认知的两个重要概念空间认知的两个重要概念认知科学引入地图学的目的:认知科学引入地图学的目的:认知科学引入地图学的目的:认知科学
15、引入地图学的目的:1 1 1 1、地图既是人类认知地理环境的结果又是进一步认识、地图既是人类认知地理环境的结果又是进一步认识、地图既是人类认知地理环境的结果又是进一步认识、地图既是人类认知地理环境的结果又是进一步认识地理环境的工具;地理环境的工具;地理环境的工具;地理环境的工具;2 2 2 2、弄清地图设计与制作的思维过程,并设法描述它们。、弄清地图设计与制作的思维过程,并设法描述它们。、弄清地图设计与制作的思维过程,并设法描述它们。、弄清地图设计与制作的思维过程,并设法描述它们。现在学习的是第15页,共66页一、信息编码的理论一、信息编码的理论二、认知制图二、认知制图三、心象地图三、心象地图
16、2-22-2空空间间认认知知的的两两个个重重要要概概念念现在学习的是第16页,共66页一、信息编码理论一、信息编码理论2-22-2空空间间认认知知的的两两个个重重要要概概念念目前有三种信息编码理论:目前有三种信息编码理论:1 1 1 1、完全心象假说、完全心象假说、完全心象假说、完全心象假说2 2、双重编码假说、双重编码假说3 3 3 3、概念命题假说、概念命题假说、概念命题假说、概念命题假说现在学习的是第17页,共66页一、信息编码理论一、信息编码理论2-22-2空空间间认认知知的的两两个个重重要要概概念念 双重编码假说基于这样一种推论:信息在记忆双重编码假说基于这样一种推论:信息在记忆里得
17、以表征的编码系统或方式有两种:非言语的心里得以表征的编码系统或方式有两种:非言语的心象过程和言语的心象过程。这两种编码可能在信息象过程和言语的心象过程。这两种编码可能在信息加工中重叠,但其中一种编码占主导地位。加工中重叠,但其中一种编码占主导地位。心象编码和言语编码都能够对空间信息进行编心象编码和言语编码都能够对空间信息进行编码。心象编码描绘空间信息在脑海中形成的印象是码。心象编码描绘空间信息在脑海中形成的印象是怎样,言语编码描述空间信息看起来象什么怎样,言语编码描述空间信息看起来象什么现在学习的是第18页,共66页二、认知制图二、认知制图2-22-2空空间间认认知知的的两两个个重重要要概概念
18、念 认知制图是一个抽象概念,包括使我们能够收集、组织、认知制图是一个抽象概念,包括使我们能够收集、组织、认知制图是一个抽象概念,包括使我们能够收集、组织、认知制图是一个抽象概念,包括使我们能够收集、组织、存贮、回忆和利用有关空间环境信息的那些认知能力或思存贮、回忆和利用有关空间环境信息的那些认知能力或思存贮、回忆和利用有关空间环境信息的那些认知能力或思存贮、回忆和利用有关空间环境信息的那些认知能力或思维能力。维能力。维能力。维能力。认知制图认知制图认知制图认知制图:人们将通过各种空间认知手段获得的空间:人们将通过各种空间认知手段获得的空间:人们将通过各种空间认知手段获得的空间:人们将通过各种空
19、间认知手段获得的空间对象的位置和空间结构的信息组织成有序的心象地图,对象的位置和空间结构的信息组织成有序的心象地图,对象的位置和空间结构的信息组织成有序的心象地图,对象的位置和空间结构的信息组织成有序的心象地图,存储记忆,从存贮记忆中提取所需空间信息,用于指存储记忆,从存贮记忆中提取所需空间信息,用于指存储记忆,从存贮记忆中提取所需空间信息,用于指存储记忆,从存贮记忆中提取所需空间信息,用于指导行为。导行为。导行为。导行为。现在学习的是第19页,共66页二、认知制图二、认知制图(cognitive mapping)2-22-2空空间间认认知知的的两两个个重重要要概概念念1 1 1 1、地图的空
20、间行为中的认知制图、地图的空间行为中的认知制图、地图的空间行为中的认知制图、地图的空间行为中的认知制图 地图的空间认知行为地图的空间认知行为是利用地图进行定向、环境是利用地图进行定向、环境觉察、环境记忆等行为。觉察、环境记忆等行为。空间行为空间行为空间行为空间行为是把原先已经知道的和新近获取的信息结合是把原先已经知道的和新近获取的信息结合是把原先已经知道的和新近获取的信息结合是把原先已经知道的和新近获取的信息结合起来后的决策过程的结果。起来后的决策过程的结果。起来后的决策过程的结果。起来后的决策过程的结果。认知制图是人们思维过程中的一种潜在的制图能认知制图是人们思维过程中的一种潜在的制图能力力
21、,作为一种空间认知能力是可能通过学习而得到加强的。作为一种空间认知能力是可能通过学习而得到加强的。作为一种空间认知能力是可能通过学习而得到加强的。作为一种空间认知能力是可能通过学习而得到加强的。现在学习的是第20页,共66页二、认知制图二、认知制图2-22-2空空间间认认知知的的两两个个重重要要概概念念2 2、地图使用中的认知制图能力、地图使用中的认知制图能力 人们通过阅读地图所了解或思考的内容与地图上实际所人们通过阅读地图所了解或思考的内容与地图上实际所人们通过阅读地图所了解或思考的内容与地图上实际所人们通过阅读地图所了解或思考的内容与地图上实际所表示的内容有显著的差异;表示的内容有显著的差
22、异;表示的内容有显著的差异;表示的内容有显著的差异;地图使用是地图和读者之间进行的双向转换过程。地图使用是地图和读者之间进行的双向转换过程。地图使用是地图和读者之间进行的双向转换过程。地图使用是地图和读者之间进行的双向转换过程。认知问题研究:认知问题研究:认知问题研究:认知问题研究:(1 1)关于知识的组织)关于知识的组织(2 2 2 2)格网中的图案记忆情况)格网中的图案记忆情况)格网中的图案记忆情况)格网中的图案记忆情况(3 3 3 3)人对东西向的事物认知比对南北向的认知困难)人对东西向的事物认知比对南北向的认知困难)人对东西向的事物认知比对南北向的认知困难)人对东西向的事物认知比对南北
23、向的认知困难现在学习的是第21页,共66页二、认知制图二、认知制图2-22-2空空间间认认知知的的两两个个重重要要概概念念3 3 3 3、认知制图能力的计算机模拟、认知制图能力的计算机模拟、认知制图能力的计算机模拟、认知制图能力的计算机模拟 是把计算机当成实验工具,依据一定的能反映人的认知是把计算机当成实验工具,依据一定的能反映人的认知是把计算机当成实验工具,依据一定的能反映人的认知是把计算机当成实验工具,依据一定的能反映人的认知制图过程的模型、算法和规则编写计算机程序来模拟人的制图过程的模型、算法和规则编写计算机程序来模拟人的制图过程的模型、算法和规则编写计算机程序来模拟人的制图过程的模型、
24、算法和规则编写计算机程序来模拟人的认知制图能力,使计算机以类似人的方式来解决地图制图认知制图能力,使计算机以类似人的方式来解决地图制图认知制图能力,使计算机以类似人的方式来解决地图制图认知制图能力,使计算机以类似人的方式来解决地图制图问题,并达到与人类地图学家类似的水平。问题,并达到与人类地图学家类似的水平。问题,并达到与人类地图学家类似的水平。问题,并达到与人类地图学家类似的水平。计算机模拟是认知心理学在方法论上的重大突破,对人计算机模拟是认知心理学在方法论上的重大突破,对人计算机模拟是认知心理学在方法论上的重大突破,对人计算机模拟是认知心理学在方法论上的重大突破,对人类认知研究有许多积极意
25、义,将为空间信息流在大脑内部类认知研究有许多积极意义,将为空间信息流在大脑内部类认知研究有许多积极意义,将为空间信息流在大脑内部类认知研究有许多积极意义,将为空间信息流在大脑内部所受到的加工过程提供一种十分生动和具体的类比。所受到的加工过程提供一种十分生动和具体的类比。所受到的加工过程提供一种十分生动和具体的类比。所受到的加工过程提供一种十分生动和具体的类比。现在学习的是第22页,共66页n n人类认知活动 计算机模拟n n思维策略思维策略 计算机程序计算机程序n n初级信息加工 计算机语言n n生理过程生理过程 计算机硬件计算机硬件 现在学习的是第23页,共66页三、心象地图三、心象地图(m
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