認(rèn)知（Cognition）是人類認(rèn)識了解自身生活環(huán)境所經(jīng)歷的各個過程的總稱，包括感受、發(fā)現(xiàn)、察覺、識別、想象、判斷、記憶、學(xué)習(xí)等，可以說認(rèn)知就是信息獲取、存儲、轉(zhuǎn)換與分析利用的過程。認(rèn)知科學(xué)（Cognitive Science）產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代末，是一門由計算機科學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、人類學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等交叉形成的關(guān)于心智、智能、思維和知識及其描述和應(yīng)用的學(xué)科。它主要研究智能和認(rèn)知行為的原理及其對認(rèn)知的理解，探索心智的表達(dá)和計算能力及其在人腦中的結(jié)構(gòu)、功能和表示。認(rèn)知科學(xué)研究的目的就是說明和解釋人在完成認(rèn)識活動時是如何進(jìn)行信息加工處理的。

按照認(rèn)知科學(xué)的觀點，人類對周圍環(huán)境現(xiàn)象或?qū)ο蟮恼J(rèn)知主要來自于感覺、知覺、注意、表象、記憶、思維、語言、心智等方式，并將人類的認(rèn)知模型歸為感知系統(tǒng)、記憶系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)四個主要方面。了解并遵循認(rèn)知心理學(xué)的原理是進(jìn)行時空地學(xué)可視化系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。我們必須了解用戶的認(rèn)知心理，了解人的感覺器官是如何接受地學(xué)空間信息的，分析人腦是怎樣理解和處理地學(xué)空間信息的以及學(xué)習(xí)記憶有哪些過程，人又是如何推理的等等，才能使地學(xué)可視化系統(tǒng)的設(shè)計更具用戶友好性，從而滿足用戶需求。所以說空間認(rèn)知科學(xué)理論也是地學(xué)可視化的基礎(chǔ)理論之一。

為了描述時空復(fù)雜信息的認(rèn)知原理，下面給出一個時空復(fù)雜信息認(rèn)知的概念模型（圖2-6）。模型中探討并確定了時空認(rèn)知研究的各個階段（Connie Blok，1999）。

首先是基于認(rèn)知的信息輸入階段，通過視覺和感知相結(jié)合并與內(nèi)部知識結(jié)構(gòu)（框架）進(jìn)行匹配，感知性地組織輸入信息；其次是認(rèn)知—探測階段（Seeing That），這是一個潛意識（自底向上的）反應(yīng)（一種可視化描述），通常正常的反應(yīng)結(jié)合概念化（自上向下的）過程；第三是推理—確認(rèn)階段（其中以現(xiàn)有知識和經(jīng)驗作指導(dǎo)），集成的過程可能會導(dǎo)致對探測階段獲得含義的完全接受或部分改進(jìn)。

視覺和感知，不僅有助于模式認(rèn)知，而且對感應(yīng)輸入和推理模式進(jìn)行歸類，從而導(dǎo)致新框架體系的開發(fā)。盡管這里以順序的方式進(jìn)行描述，但信息的處理過程至少有一部分是平行的或周期性循環(huán)的（Mac Eachren and Pinker，1995）。

圖2-6 時空復(fù)雜信息認(rèn)知的概念模型

（據(jù)Connie Blok，1999）