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在地理信息研究领域，可以把空间理解为一个范围，是地理现象发生区域的一种定义或划分，是具有地理定位的几何空间。地理空间可以定义为物质、能量、信息的存在形式在形态、结构、过程、功能关系上的分布方式和格局及其在时间上的延续，其上至大气电离层，下至地幔莫霍面（陈述彭，2001）。在地理信息系统中，地理空间可以用具有属性的离散目标集合或场来描述。目标的属性有位置、范围和形状等，它们通过相交、连通等空间关系相互联系。
认知（Cognition）是认知心理学中的一个重要概念。从广义上说，认知和认识是同一个概念，是人脑反映客观事物的特性与联系，揭露事物对人的意义与作用的心理活动（郭庆胜等，2007）。现代认知心理学强调认知的结构意义，认为认知是以个人已有的知识结构来接纳新知识，新知识为旧知识结构所吸收，旧知识又从中得到改造与发展。从狭义上理解，有如下对认知的理解：认知是信息处理过程；认知是思维及问题求解；认知是心理符号处理；认知是由知觉、记忆、推理等组成的一个复杂系统；认知研究知识的获得、存储、提取及应用，等等。
认知科学在地理信息科学中已经引起了广泛的关注。认知科学应用到地理信息科学中就形成了“地理空间认知”，也被简称为“空间认知”。众多学者对其展开了研究，包括地理认知的理论内涵、认知表达和概念模型的特点。一般认为，空间认知是对现实世界的空间属性，包括位置、大小、距离、方向、形状、模式、运动和物体内部关系的认识，是通过获取、处理、传递和解译空间信息来获取新的空间知识的过程。
空间认知就是对空间知识的处理过程，也是空间信息处理过程，而空间知识是人们赖以生存的重要条件。空间认知研究人们如何理解和表达空间的方式，研究空间信息的处理过程，研究人们怎样认知自己赖以生存的环境。王家耀等认为空间认知主要包括对地理实体及其空间关系的理解和表示，认知的对象是多维的、多时相的。空间目标的形状、大小、方位、位置、维数和相互关系等空间结构的知识形成了我们对自身生存环境的认知地图（Cognitive Map），并影响我们的空间决策和行为（王家耀、陈毓芬，1999）。
认知地图也称为心象地图（Mental Map），是人们对现实世界感知的心象表示，是一个人头脑中具有的关于环境的空间结构的大量知识。人们通过记录感知、自然语言和推导的信息来构造和发展认知地图。空间认知可以被理解为一种认知地图制图（Cognitive Mapping），认知地图制图就是从大量的环境外部信息到大脑的采集、编码、使用和存储的过程。同一个客观世界在人脑的认知地图中，不同的人会有不同的认知。这种差异性由多种因素决定，如人们的种族、年龄、性别、受教育程度、所从事职业，以及其居所的位置等要素。当然，并不总是存在差异性，存在差异性的同时也存在某种相似性。有实验表明，处在同样环境中的一组实验人员，其心象地图具有许多相似的特征。认知的这种统一性和差异性并存的特点，提醒我们在研究相似关系时既要考虑其统一的相似特征，也要关注其差异性，这样得到的相似度计算结果才会比较符合人们的直观感知。
相似关系作为认知科学的一个重要研究领域，是人们进行分类、归纳和类比推理的基础。与相似关系在人们的认知过程中所起的作用一样，空间相似关系在人们的地理空间认知中也起着同样的作用，为人们认知现实地理空间提供认知指导。反过来，空间相似关系理论的完善，也会促进空间认知理论的完善，是对空间认知理论的充实，可以帮助人们更好地认知自身所处地理空间。