基于不同学科主观地图研究 的反思

1、 基于不同学科主观地图研究的反思马耀峰（陕西师范大学旅游与环境学院西安710062）摘要：分析讨论了不同学科关于主观地图的研究：生理学研究发现在人脑中存在环境认知地图，其由头脑中的海马趾神经元决定，老出租车司机的海马趾神经元比其他人的海马趾神经元大，男女方向感的差异主要是由于男女使用不同的海马趾的影响；教育心理学研究提出概念地图是学习的图形化表征，其已广泛应用于教育、管理、人工智能、语言学等领域；规划环境领域进行了认知地图的环境认知研究，认为认知地图是基于拓扑关系的环境映射。提出了客观地图和主观地图的概念，认为主观地图在地图学研究中被弱化和边缘化了，主观地图研究应成为地图研究的重要内容。探讨了

2、主观地图的定义、分类和特征；认为主观地图研究具有巨大的发展潜力。关键词：学科；主观地图；认知地图；反思中图分类号：P283文献表示码：A文章编号：1引言21世纪是一个信息科学的社会，地图则是信息可视化表达和传输的有效形式之一，其正在我们的日常生活、生产建设、管理决策、工作学习、交流沟通、展示表达等环境中，发挥着越来越大的作用。从地图学的学科性质分析，它既是一门理论性极强的基础学科，理论体系已相对成熟；又是一门技术性很强的技术学科，随着现代科技如地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）等地球信息科学的发展而与时俱进、充满活力。地图制作已从古典的野外传统测量法制图发展为现代的航

3、空、航天遥感制图，数字制图、GIS制图等。地图制作技术越来越科学、现代、方便。地图学的快速发展和进步自不待言。从纵向分析，我们可以为地图学所取得的巨大成就和地图制图技术的高速发展而欢欣鼓舞；但从横向对比，却发现相邻学科的学者在地图学特别是主观地图方面取得了让我们瞩目的成绩。这个世界是由两部分组成的，一个是客观（存在）世界，另一个是主观世界。当然也就有了两种地图，一种是客观地图（objectivemap）,另一种则是主观地图（subjectivemap）。在地球科学诸多高新技术的强大吸引力影响下，地图学科领域多把注意力放在了前者，而主观地图则被淡化了。但非地图学科的研究人员，从自身学科的交叉发展

4、和学科应用的需求出发，探讨了地图学的诸多问题，并取得了一些可喜的进展。不同学科主观地图研究的挑战，应该引起我们的反思。2不同学科主观地图的研究医学领域：头脑认知地图的生理学研究收稿日期：2004.修订日期：*国家自然科学基金资助项目“中国不同群体入境游客旅游行为模式研究”（40271037）部分成果。作者简介：马耀峰（1949-），男，陕西兴平人，陕西师范大学教授，博士生导师，主要从事专题地图与地理信息系统，旅游资源开发等方面的研究。Email： HYPERLINK mailto:myfmx myfmx发现在人脑中存在环境认知地图；认知地图(cognitivemap)主要是由头脑中的海马趾(H

5、ippocampus)神经元决定的；海马趾神经元具有可塑性，老出租车司机的海马趾神经元比其他人的海马趾神经元大；男女方向感的差异主要是由于男女使用不同的海马趾的影响。长期以来,行为生理学界一直很想搞清楚人和动物对环境的认识是如何表达的。Tolman(1948)提出：动物执行迷宫任务并不单单依靠刺激一反应，其在学习过程中可能在脑内某处形成关于环境的认知地图,从而使动物能灵活地觅食、取水、逃逸、择偶等。OKeefe和Dostrovsky(1971)发现，自由活动大鼠海马趾(Hippocampus，即脑内的海马状突起)内某些神经元电活动表现为位置选择性，这种神经元被定义为位置细胞(Placecell

6、)。人的海马趾是人脑的信息记忆系统。当一个人看见一件物体，这个信息会传入脑部的丘脑(Thalamus)，再输入视觉皮层及其他部分进行细致的分析，然后做出适当回应。当人们接收新信息时，信息会在大脑内的海马趾神经元中被编码然后储存起来。Ranck(1973)报道，海马趾中具有复杂锋电位的神经元是锥体细胞。OKeefe(1976)发现:锥体细胞的活动特性与动物所处位置相关。Okeefe和Nadel(1979)据海马趾毁损或切除实验研究，提出海马趾认知地图理论。认为海马趾可作为脑内认知地图的载体，位置细胞是组成该地图的基本单元，其位置特异性放电为动物提供了判定当前环境与重要位置的相关信息。Knieri

7、m等(1998)研究指出，动物是运用位置暗示(cue)来判定所处环境的，并在脑内形成空间认知地图。Franch等(2000)认为，有些位置细胞只编码一般性事件的相关地点，另一些位置细胞则编码与情景行为或明显事件相关的地点。从最初OKeefe和Nadel的海马趾认知地图理论到现在，海马趾位置细胞的30多年研究历史发现:脑内可能存在参与空间定位的多样的地图(multiplemap),并随着个体任务的不同要求使用不同的认知地图。海马趾位置细胞的发现极大地带动了海马趾的行为研究，对于人类空间认知神经机制的阐明具有重要意义1。海马趾是大脑中对“高级”功能如学习和记忆起着关键作用的区域。Zhao等(199

8、9)发现了控制大脑海马趾形成时必不可少的基因。海马趾要正常行使其职能，在大脑发育过程中正确的神经细胞必须在正确的位置生长2。研究表明，出租车司机的大脑灰质在工作中能得以增大，以便于他们能够将详细的城市交通图记忆在头脑中。伦敦大学的科学家对出租司机们进行了大脑扫描，结果发现他们大脑里的海马趾比其他人的要大，而海马趾是鸟类和其它动物的导航工具。科学家还发现如果出租司机工作时间越长，海马趾也会相应的变得越大。海马趾神经元越大，人们记住的东西就越多。伦敦大学理查德德教授认为，人们首次提出海马趾神经元可以自我重塑，就是说海马趾神经元是可以改变的，从科学角度讲，它就像一块橡皮，可以改变自己的形状。伦敦市想

9、当出租车司机的人，通常必须刻苦学习两年，才能通过严格测验，在有17000条街的伦敦交通网络中从业。神经专家测量了16位出租车司机的脑容积，结果发现，老司机脑内主管空间记忆的海马趾部位比新进司机的海马趾要大，这种结果首次显示：其一，健康人的脑部容积，随阅历知识的累积而增大；其二，人脑是柔软可变的器官3。科学研究显示，人的记忆力取决于深藏在脑叶中的海马趾神经元。海马趾神经元的位置靠近太阳穴，在大脑两边一边一个，专门负责人脑的学习和记忆功能。德国乌尔姆(Ulm)大学的瑞普(MatthiasRiepe)博士(2000)发现，男人比女人的方向感更强。试验表明，男人女人分别使用了大脑的不同部位来确定方向。

10、右侧海马趾是男女在确定方位时共同使用的部分，不同的是，男人还同时使用了左侧海马趾，而女人同时使用的则是右侧大脑额叶皮层。女人通过大脑皮层来获得事物的表象并据此来确定方位，而男人通过海马趾来获得事物的几何位置，就像他们脑子里总有一幅地图一样4。试验表明，女性在导向方面主要依赖景观，而男性则趋于利用几何学原理进行辨别。教育心理学领域：概念地图的教育心理学研究提出概念地图(conceptmap)的概念，认为其是学习的视觉化、图形化表征;概念地图由节点、连线和标注构成，具有层次结构、交叉连接、抽象概括特征；概念地图已广泛应用于教育、管理、人工智能、语言学等领域。现代心理学和神经生理学研究表明，人类记忆

11、是一个由相互关联的记忆系统构成的复杂装置。其由三个存储器组成：感觉登录器；短时记忆(或工作记忆)和长时记忆5。来自环境的刺激经过过滤首先进入感觉寄存器，通过选择性知觉，信息被临时存入短时记忆(STM)。短时记忆是一个过渡性的记忆缓冲器，其容量有限，只能记录72个信息组块(短时记忆加工信息的能量是每次5-9个心理单元，大约2-3个概念之间的关系)，且只能保持大约15-30秒钟。短时记忆中的信息经过复述和编码过程转化为长时记忆(LTM)，长时记忆是一个相当持久的容量极大的信息库(图1)。图1大脑的记忆系统(据顾小清，郑颖，2003)Fig.1Thememorysystemofthebrain(Gu

12、Xiao-qing,ZhengYing.2003)认知理论将学习者看作是使用各种策略贮存和提取知识的信息处理器，各种学习活动可帮助学习者处理信息。知识的本质在于概念和命题之间的内在联系。在知识系统中，概念是构成和联结知识的“节点”。命题表示的是概念间的关系，是知识的最小表征单元。信息以抽象命题形式贮存于长时记忆中，而在长时记忆中，信息以三种形式组织在一起：信息基本组织单位是概念；两个或两个以上的概念联系在一起称为命题；各种命题的组合是图式或结构。奥苏贝尔(DavidAusubel)认为，学习是通过在原有的概念框架基础上吸收新的概念而发生的。概念地图(conceptmap)是指学习者对特定主题建

13、构的知识结构的一种视觉化、图形化表征，是人们将某一领域内的知识元素按其内在关联建立起来的一种可视化语义网络，以可视化形式阐明概念之间产生的关联，并揭示知识结构的内部变化7。概念地图是思维过程或思维结果的图形化表征。概念地图由“节点、连接、标注”构成。“节点”表示概念，用几何图形、图案等符号来表示。“连线”联接各节点，表示概念间的关系，其具有方向性(单向、双向)或非方向性。“标注”即连接节点反映其关系的文字描述。概念地图表现了创建者对该领域知识的理解6。概念地图的特征是：用层级结构表示概念间的关系，达到对知识的理解；用交叉连接表示概念命题之间的联系，表明知识是怎样联系的；高度抽象化、概括化的知识

14、综合，反映对知识的概括。上述特征在促进创造性思维方面具有重要的图2概念地图的概念框架图(据顾小清，郑颖.2003)Fig.2Theconceptframediagramoftheconceptmap(GuXiao-qing,ZhengYing.2003)从抽象角度看，由箭头连接各节点所构成的概念地图可看作是对图的表征；从视觉化角度看，概念地图可看作是图表，是利用易理解的符号所画的图形，是符号视觉特征与其内涵间建立的联系。节点的视觉特征包括节点形状、边框颜色、填充颜色等。线条的视觉特征包括线条粗细、颜色、阴影线或其他整饰格式；从论述角度看，概念地图具有知识表征和交流的含义，可看作是通过视觉语言表

15、达和交流知识的形式。概念地图展现了人类学习知识的思考方式。概念地图以图解形式展现了个人的观点，使人更好地理解学习者是怎样阐释所学习的主题的。概念地图已被应用于教育等众多领域中，提供知识结构组织的视觉表征。在许多学科中，各种形式的概念地图已被用来作为正规的知识表征系统，如：人工智能中的语义网、机械和电子工程中的键合图(BondGraph)、运筹学中的CPM图、通信学中的佩特里网(Petrinet)以及数学中的类图(categorygraph)o许多学科利用概念地图来表征和组织学科领域知识。管理领域，概念地图用来对组织决策、社会系统和政策作经验性分析。人工智能领域，概念地图更是已经发展成为术语化的

16、语义网，并广泛应用于正规的知识表征领域。在语言学领域，带有8种节点类型和4种连接类型的概念地图，被用来分析文本的结构形式。在科学史领域中，利用概念地图来表征在历次科学革命中的概念变化过程7。概念地图能成为一种有力的学习和帮助记忆工具，就是因为其可以用来作为记忆系统进行信息处理时组织知识的模板，引导记忆系统分层、分段地组织信息。研究表明，大脑能够接受和处理那些非线性的信息。概念地图就起到了有效组织信息的作用，非常有助于概念的记忆。概念地图可用作教学设计工具。基于计算机的概念地图工具的作用其实还远不止于此，概念地图技术能促使教师对有效的教学策略进行思考，帮助教师将自己的课程内容组织得更为有效。概念

17、地图可手工绘制，亦可用专门的计算机软件如：Inspiration，MindManager，MindMan，Brain，Camp，SegmentResearchGroup，CocoSystems，ActivityMap，SMARTIdeas等。不论是采用何种方式制作概念地图，都必须遵循概念地图制作的基本方法5。规划环境领域：认知地图的环境认知研究采用认知地图方法研究城市意象，对城市规划设计具有重要理论和实践意义；提出认知地图是基于拓扑关系的环境映射，其概括性极强，但缺乏数学精度，具有导向功能，是一种主观性的地图。K.Lynch(1981)在他的名著城市意象(Imageofthecity)中提出，

18、城市意象具有识别、结构和意义三层含义。只有它们同时出现时才完成意象构成。通过大量实证研究，他得出城市意象的构成包括通道(path)、边界(edge)、区域(distriet)、节点(node)和标志(landmark)5个基本要素。个体人由于时序的经历会不断完善对周围环境的认识，逐步形成一个由道路连接的节点等级序列，组成“环境认知图”。人对外界环境的认识，主要是其与外界环境相互作用的结果。个人对任何一个城市的认知表述都是由点、线和面组成的。其关联程度由于人们在环境中的不同经历而有所不同，从而组成不同的“认知地图”(cognitivemap)。基本要素在城市意象中的分布、可识别程度和空间组合结构

19、等差异，形成了城市意象空间的不同特点。虽然每个人对城市的感应不同，但“任何一个城市似乎都有一个共同的意象，它由许多个别的意象重叠而成”。城市居民或游客对城市的意象图究竟是什么？Lynchk通过意象草图法分析市民的城市意象。他以问卷调查法，要求市民很快画出所在城市的平面图，同时写出城市的独特要素等。通过分析这些资料，并用百分数表示出不同要素在资料中的出现频率，取得最终的市民城市意象。我国学者的研究也运用了Lynchk意象草图的方法，并取得了一定的进展8-9。Lynch认为城市是由一组对居民心理有特殊意义的有机结构系统组成的大系统。在人类环境中，个体形成一个“意境地图fnentalmap)”，而通

20、道、边界、区域、节点和标志等，在心理和行为实践方面，都具有重要的导向作用。认知地图成为研究城市意象最基本的方法，很快被研究感知环境的学者广泛使用。个体空间移动是一种建立在个人全部经验基础之上的行为。这种行为没有固定的程序，而是把自身的环境意象作为自身的导向系统。这种环境意象可给出个体所处位置以及所到达目的地的方向和距离。因此，个体在移动过程中即使失去特定的环境刺激暗示，也并不会迷失方向。这一环境意象被人们称为头脑中的地图，即环境意象地图(mentalmapofenvironment.亦可译为心象地图、意境地图等)。其中，由地点和路径构成的网络基于拓扑关系而构成，即大体的先后、内外、方向、连续与

21、非连续的关系不会变，但距离感可能较模糊，几何关系也不准确。意象地图具有导向功能，盲人在缺乏外来帮助的情况下，在自己的常驻居住地周围也可以行走自如，就充分说明了这个原理。环境行为学关于认知地图的研究方法和思路对我们认知环境、社会很有理论和实践价值。个体凡是移动都有方向性和目的性，因而本质上都需要导向系统来确保移动准确。认知地图有两个维度：一是时间的维度，要能指出移动行为的方向和先后步骤，即必须表明时间序列性要素；二是空间的维度，即认知地图是基于拓扑关系而对客观环境整体的、概括性的反映。认知地图实质上是人对客观环境的主观反映。尽管从要素或模式方面认知地图有其规律性，但无论如何也掩盖不了其主观性。这

22、种主观性对于认知地图的构成、内容和功能会产生积极或消极的影响10。3主观地图研究的反思主观地图研究的边缘化从地图学的发展历史来审视，地图的发展经历了“主观地图客观地图客观地图、主观地图”的发展阶段。原始的地图由于缺乏对地实测技术，古人仅依据自身的感受，利用贝壳、石块、树枝等物品，在沙地、地面等介质上凭感觉和记忆，画出或做出自己的地图，这种地图实质上是一种反映自己头脑中的主观地图。随着对地观测技术的不断发展和科技含量的不断提升，原始地图的主观性（即非精确性，模糊性）不断减少，对地表展示精度不断增强，地图成为人类对客观世界的精确图形模拟手段，这种地图以数学精度高，符号化、概括化程度好而见长，地图越

23、来越成为客观性的地图，即地图是客观世界的真实模拟图，其可称为客观地图。但现代地图的类别，既应包括反映地表自然和社会经济要素的客观性很强的客观地图，也应包括客观世界在人类头脑中的反映的主观地图。从制作难度分析，反映客观世界的地图相对容易，而表达主观世界的地图相对就难得多。对地观测技术、地图制作技术如遥感、信息传输、计算机、空间网络、GIS、GPS、现代制印等技术手段的快速发展，人类对客观世界的了解和展示手段大幅度提高，客观地图也随之得到迅猛发展。自上世纪70年代认知地图理论被引进到国内之后，虽然关于这一方面的研究取得了一定的成果11（陈毓芬.地图空间认知理论的研究.博士学位论文，2000），但研

24、究人员总体面小、力薄、人数少。在万方数据资源系统的硕博士论文中，检索“地图”关键词，发现19772004年关于地图的硕博士论文共94篇，其中关于认知地图、概念地图等论文仅2篇，占有关地图硕博士论文总数的2.13%。而在中国期刊网全文数据库中，检索关键词“地图”，得出19942004年地图的有关论文共3624篇，其中有关认知地图、概念地图等学术论文有45篇，占地图论文总数的1.24%。充分说明主观地图的研究并没有完全纳入地图学界的视野。主观地图在地图学研究中被弱化和边缘化，这极不利于地图学的整体发展和进步。主观地图应成为地图学研究的重要内容主观地图未纳入地图学重要研究领域的原因，一方面是因为受R

25、S,GPS,GIS等地学高新技术吸引力的影响；另一方面则可能是因为学界认为主观地图不属于本学科的研究范畴，或者认为主观地图不是严格意义的地图。研究者对地学高新技术的趋之若鹜完全可以理解，因为其代表了地图学的发展方向。但把主观地图排斥于地图学之外则需进行深入地反思。当医学生理学界找到了人类认知地图的海马趾位置细胞和基因12；当教育心理学界广泛利用概念地图13-16，并产生极好的效果；当环境规划界利用环境认知地图来进行环境规划评估时，我们还固守樊篱，不愿进行学科交叉和面对学科的挑战，将会使地图学从理科、工科向文科的相互渗透、交叉突破失去了良好的发展机遇。地图的实质是信息的载体。有学者认为物化的地图

26、不是实际的疆域(Themapisnotterritory)，而是客观环境的实际模拟。我们每一人的头脑中都有一个不断变化和发展的认知地图，且自觉不自觉地不断把这个地图与客观环境进行比较、认识、学习、完善。常规的地图具有一定的数学基础，采用符号化手段，进行了科学的地图概括，因而使地图保持有精确性、直观性和一览性三大基本特征。如果用地图的三大特征来审视主观地图，除了其精确性较弱外，其具有另外两大基本特征，既符号化手段，概括化综合显示。主观地图是一种思维地图，其特征就在于高度的抽象化和直观的、简洁的符号化形式。大脑的非线性思维的优势就在于此。因为主观地图与客观地图的用途截然不同。如果说客观地图偏重于对

27、客观空间信息的直观精确表达，而主观地图则偏重于对客观世界认知信息在人脑中映射的表达和显示。主观地图的思考主观地图的定义和分类马克思主义认为，主观是客观存在的反映，是属于自我意识的范畴。主观地图则是以一定的符号形式，经过概括综合来反映人脑空间信息映射的地图。按主观地图的制图目的和使用领域，主观地图可分为：认知地图(cognitivemap)，是反映人类对客观世界认识的地图。可有环境认知地图(cognitivemapofenvironment)；城市认知地图(cognitivecitymap)；旅游认知地图(cognitivetourismmap)；社会认知地图(cognitivesocietym

28、ap，是反映人在社会化过程中，对社会化环境的主观认识的地图)等。该类地图偏重于反映人们对客观世界的认知概况。意境地图(mentalmap，亦译为心象地图、心境地图、意象地图、意向地图等)，是反映人脑关于客观的意识、思想的地图。此类地图侧重于表达客观存在在人的头脑中地反映，强调了自我意识、主观意识、思想倾向、偏好等。概念地图(conceptmap，亦称为心智地图、思维地图mindmap)，是一种知识的图形化表征，是思维过程或思维结果的图形化表征。该类地图强调了人的学习、解决问题的思维过程和结果。其他主观地图，如虚拟地图等主观地图的特征主观性。主观地图由于反映的是人头脑中的意识、愿望、思维等，因而

29、往往带有主观性，但这种图却能真实表达人的内心世界，决不同于主观主义。概括性。主观地图是在对客观世界高度抽象的基础上，在脑中形成的空间信息的概念性框架，故具有概括性。直观性。主观地图的输出表达，采用的是符号化的图形形式，具有可视化的特征。它有别于常规的地图，不像一般地图那样“约定俗成”，而往往带有制作者的主观创造。地域局限性。由于人的视觉空间和行为空间都极其有限，因而主观地图往往是眼睛看到和亲身体验的环境区域，地域可能不连续、不完整。主题突出性。主观地图往往主题明显，反映人在某一方面的思维过程及结果，极相当于常规的专题地图，较缺乏“普通地图”，这是由人的主观能力和制图目的决定的。（6）模糊性。主

30、观地图受人的生理、心理、感受等原因的限制，所以不可能像常规地图那样非常精确，有时还会产生错觉。（7）导向性。主观地图是人们认识世界、体验世界的脑图，具有实践的方向、行为导向性特征17-1。8例如一个人可以容易地说出或画出去自己家的路线图。（8）拓扑性。主观地图多用点、线、面符号来表达，其网络基于拓扑关系而构成，即大体的先后、内外、方向、连续与非连续的关系不会变，但距离感可能较模糊。这与人们通常的寻址多以拓扑关系来进行不无关系。4结语（1）不同学科在主观地图研究方面取得了令人瞩目的进展，并在相应学科领域的理论和实践中产生了重要作用；（2）地图学者不应对主观地图不屑一顾，其应受到重视，并列入学科重

31、要的研究内容；（3）相对于客观地图，主观地图研究将迎来巨大的发展机遇和发展潜力。参考文献：高洁，隋建峰.海马位置细胞研究进展.生理科学进展，2003，34（2）：162165 HYPERLINK /biology/science/sci1999.txt /biology/science/sci1999.txt/1999/05/14.tw/info/news/adv_listdetail.asp?serial=490/2000/03/27 HYPERLINK / /01wzb/2000-04/02/GB/2000.5E1734.5E0.5EWZ4-0213.htm顾小清，郑颖.概念地图：原理及作

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