地理信息系统导论我们借助于外感官（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1．对现实世界的地理认知图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图2-2：空间认知空间认知在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。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）的层次前运算期（Pre-operational）的层次形象运算（ConcreteOperational）的层次形式运算（FormalOperational）的层次图2-3表示了个体成长过程中空间认识的发展。图2-3：空间意识的个体发育2）意识中的空间信息编码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（PropositionalTheory）图像理论（ImageryTheory）双重编码理论（Dual-codingTheory）。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。人与环境相互作用关系见图2-4所示。图2-4：人与环境的相互作用关系图1．3地图认知模型分为地图编制与设计者的认知模型和地图使用者的认知模型图2-5：编制者模型图2-6：使用者模型图2-7：制图活动过程1．4地理客体的科学认知地理认知是地理信息传输过程中一个子系统。它偏重于心理感知和分析，认知者既感知图上明显的信息也挖掘潜在的信息，不仅仅是探测、识别或区分信息，更要主动地解译信息，形成对客观世界的整体认识。1．5地图是客观世界的形象——符号——概括模型地图是客观世界的形象模型地图是客观世界的符号模型地图是客观世界的概括模型2．现实世界的抽象2．现实世界的抽象图2-8：OpenGIS的九层模型2．现实世界的抽象2．1现实世界现实世界是所有事物（Fact）的集合，无论人们是否知道这些事物。根据事物的本质，人们可以认识理解现实世界中的事物图2-9:现实世界2．2概念世界概念世界是人类自然语言的世界，人类了解且认识其所命名的事物，因此这些事物构成了“语言的世界”。图2-10：概念世界图2-11：现实世界与地理空间世界的联系2．3地理空间世界由于在概念层次的世界充满了复杂的形状、样式、细节。这些复杂性在地理空间世界中被消除，并用简单的、浅显的抽象来代替，这些抽象通常在时间以及空间上都是静态的。2．4维度世界维度世界是地理空间世界的一个抽象，其中包括一些测量工具，如卷尺测量和指南针，在这样的水平上所认识到的事实包括一元（Unary）关系（如一个弧段的长度）和二元（Binary）关系（如两点之间的距离），这些关系本身就是各种要素的抽象。图2-13：维度世界2．5项目世界有两种常用的方法来对地理空间要素建模。第一个模型定义了点、线、多边形的一个要素的空间范围，以及来自于所熟知的一系列类型的几何基本单元（Primitive），在这种方式下的要素叫做“几何体要素（FeatureswithGeometry）”。2-14中，分别反映了一个制图员、一个地籍管理人员和一个道路管理人员视角的项目世界。反映了一个制图员、一个地籍管理人员和一个道路管理人员视角的项目世界。图2-14：项目世界3．比特世界图2-15：现实世界与数学模型的关系3．2模型的作用由于模型是对客观世界中解决各种实际问题所依据的规律或过程的抽象或模拟，因此能有效地帮助人们从各种因素之间找出其因果关系或者联系，有利于问题的解决。3．3GIS空间数据建模GIS是专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，它既是表示、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的工具，也是一门关于空间信息处理分析的科学技术。空间数据建模的基本任务是，针对所研究的空间现象或问题，描述GIS的空间数据组织，设计GIS空间数据库模式，这包括定义空间实体及其相互间关系，确定数据实体或目标及其关系，设计在计算机中的