地球空间的认知模型与信息图谱.ppt

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1、§2.3地球空间的认知模型与信息图谱一、认知理论的基本概念认知心理学，或认知科学，是60年代才兴起的新的心理学分支学科。认知科学、计算机科学和地理科学三者相结合，将成为发展地理专家系统的理论基础。认知科学和地理科学相结合所产生的地理认知图式，是地理专家在解决地理问题时的逻辑思维体系，这个思维体系用计算机程序来实现就成了地理专家系统。地理专家系统有两个组成部分：第一，地理学的认知理论；第二，计算机人工智能技术。地理认知理论的认知图式，由以下两个部分组成：第一步，地理意像(Geographicmentalimag

2、e)。即地理专家对一个区域研究时，首先由两只眼睛如摄像机那样获得该区域的原始影像，即区域的影像image，宏观综合的原始材料。第二步，地理意向(Geographicintentionality)。即：(1)建立概念模型或关系模型：在对原始影像进行综合分析的基础上，将地理空间要素的种种复杂关系，建立概念模型或关系模型，这是一个综合的粗框架。(2)建立具体的物理模型、化学模型、生物模型、经济模型、社会模型及综合模型，即对概念模型或关系模型的细化过程。(3)建立数学模型，将上述细化模型用数学语言表达。(4)建立计算

3、机语言表达的模型，并进行运算、分析及可视化的输出。以上也就是地理专家的认识步骤。二、认知过程与认知模型所有的动物都有认知(cognition)的本能，尤其人类更为突出。第一步，人是通过五官——眼、鼻、耳、舌、皮，即视觉、嗅觉、听觉、味觉和触觉来识别和区别周围的环境或某一具体对象的。据研究，人对客观世界的认识，有87％来源于视觉，11％来源于听觉，只有2％来源皮肤的触觉和感觉。第二步，从物体的运动和变化特征来识别和区别周围的环境和物体。认知的基本原理是：所有的物体都有自己特有的物理和能量特征。物理特征如形状、大

4、小、结构、颜色、温度等外部特征，及组成成份及结构等内部特征。能量包括重力(重量)、磁力、声波及电磁波谱特征(x射线、可见光、红外线到无线电波等)。可根据物理的和能量特征的差别来区别物体的属性。这是基本原则，但在少数情况下，会略有变化。人的认知过程同时还从物体的时空变化过程中，从运动和变化特征的差异中判别物体的异同。人的认识不是一次就能完成的，它需经过“由表及里”、“由粗到细”、“去伪存真”、“由个别到一般”、“由一般再回到个别”的反复、多次认识的过程。特别还强调通过实践来提高认识，即实践、认识、再实践和再认识

5、的过程，直至由“感性认识到理性认识”。“认知”的关键在于“识别”。识别可以划分为：物理识别：指对目标物的物理、化学和生物学的量化认识模糊识别：指在大量的复杂的信息中，识别出有用的部份，即对接收的信息与以往的记忆和经验进行关联认识，剔除无关的信息。情感识别：它是最高级的识别，属智能识别。主要指人际之间的信息交流。AlCole指出：人脑对图形，特别是对图谱是善于和容易识别的。人的认知过程，多数是属于模糊识别过程，在人的脑子数据库中存贮了大量的各种事物的信息图谱，这些信息图谱部分从遗传基因来的，大部分则从与周围事

6、物的接触过程中通过感觉(五官)和过程中逐渐积累存贮的，如什么样的人和物是什么样的“图谱”、什么行为或过程是什么样的图谱。图谱包括图形谱和色调谱在内。人们对事物的认识过程中，首先将脑中的信息图谱与要判别的群体或个体进行比对、分析及判断、决策或识别而认知的。大脑数据库中存贮的“信息图谱”是认知过程的基础。孙九林(1999)认为：数据、信息和知识是人类对客观世界认知的三个阶段。数据是直接来源于对事物的通过仪器感应或人的直接感知的变量的测定值；信息是经过组织的有结构的数据，从而它有了意义；知识则进了一步，它能够预测

7、、能够给出因果关系，并指导进一步应该做什么。三、地球空间的信息图谱模型的基本概念地学信息图谱(Geo-InformationTupu或Geo-InformationPicturePattern)是由陈述彭院士最近倡导的地球信息科学的新的基础研究领域。他指出，“地学信息图谱表达了区域自然过程与社会经济可持续发展的时空演化与空间分异，既再论它的历史、又虚拟它的未来，成为人们研究区域自然环境与社会发展的一种现代化的科学方法和高技术手段。1.基本概念图谱是由图和谱两个字组成，图是呈图形(picture，pattern

8、，graphic)，谱是呈系列(series)，图谱则是指图形系列(patternseries或pictureseries)。资源环境图谱是指有关资源、环境要素的图形系列。资源环境信息图谱是指荷载资源、环境信息的图形系列或能够荷载资源、环境的性质、特征和状态表征信息的图形系列。2.研究现状目前，许多学科都总结性地编制了各种各样的图谱，如海洋科学的“波浪谱学”和“海洋动力图谱”，水文水利科学的“黄河水