线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表...

8
1 2 2 2 00 83 J OUR N A L OF R E M O T E S EN S I N G V ol . 1 2 ,N o . 2 Mar. , 2008 收稿日期 : 2007 2 08 2 01; 修订日期 : 2007 2 11 2 01 基金项目 : 教育部留学回国人员科研启动基金资助项目和自然科学基金项目 ( 编号 : 40771171) 作者简介 : 许 - (1972 — ),女 。博士 ,毕业于纽约州立大学布法罗分校 , 主要从事地理信息系统和地理认知的研究。 E2 mail: xujun@ lreis. ac. cn 文章编号 : 10072 4619 (2008) 02 2 0362 2 08 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较 许 - 1 ,张 晶 2 ,司望利 1,3 ,孙红玖 4 ( 1. 中国科学院 地理科学与资源研究所 ,资源与环境信息系统国家重点实验室 ,北京  100101; 2. 首都师范大学资源环境与旅游学院 ,北京  100037; 3. 长安大学地质工程与测绘学院 ,西安  710064; 4. 首都师范大学英语语言文学系 ,北京  100037) 摘 要 : 人们用语言描述空间关系时所选用的词汇反映了他们对于物体空间状态的认识。语言如何表达空 间关系与很多因素有关 , 除了空间实体的特征和它们之间的空间关系 , 描述者个人的特征也影响到描述的语 , 例如描述者的语言和文化上的差异 , 以及性别、年龄和受教育程度等。本文将通过认知实验 , 比较不同语 言、文化背景的人对线状物体空间关系描述的理解。主要对比了两组人群 : 母语为英语的人群和母语为汉语 的人群。共进行了 3 组实验 : 母语为英语的人群对英语描述的线状物体空间关系的理解 ; 母语为汉语的人群 对英语描述的线状物体空间关系的理解 ; 以及母语为汉语的人群对汉语描述的线状物体空间关系的理解。 采用相同的题目 , 比较了 3 组实验的结果。结果表明语言文化在一定程度上影响了人们对空间关系描述的 理解。 关键词 : 空间关系 ; 自然语言 ; 线状物体 ; 认知实验 中图分类号 : TP701 / P208 文献标识码 : A 1 引 言 空间关系的处理和查询是地理信息系统 ( G IS) 中空间分析和检索的重要组成部分。目前所有的 地理信息系统都用定量的方法来存储和检索空间 信息 ,但是人们关于空间关系的思维和描述的方式 往往是模糊的、定性的 , 这就限制了地理信息系统 表达地理空间信息的能力。如何将人类关于空间 关系的思维和推理方式结合到 G IS, 使得用户以 一种能反映他们的自然思维过程的方式来操作系 , 是实现智能、友好的地理信息系统的重要 内容 [1] 如何将人类关于空间关系的思维“翻译 ”成计 算机能够“理解”的语言 , 这包括两个方面 : 一是语 言对空间关系的理解和构建 ; 二是对定性的语言描 述的形式化。第一个方面涉及地理认知和语言学 方面的内容。人们用来表达物体的空间关系的语 言反映了他们对于物体空间状态的认识。但是如 Herskovits 所说 ,语言并不是直接反映人们所观察到 的现象 ,而是通过对一幅形成于人脑中的意象地图 进行抽象概括的结果 , 这是一种空间认知过程。一 个表述空间关系的语句将参照场景内包含的丰富 信息简化为简单的几何描述 , 这个过程叫做图示化 ( schematization) [2] 。语言如何图示化空间关系与 很多因素有关。实验表明空间关系的描述虽然主 要取决于拓扑关系 , 但是度量关系也起很大作用 , 在某些情况下 , 甚至起决定作用 , 例如实体的形状 和大小、实体相交部位的角度和大小、分离实体之 间的距离和方向等等 [35] 。此外 , 描述者的个人特 征也影响到空间关系的描述语言 , 例如描述者的语 言和文化上的差异 , 以及性别、年龄和受教育程度 [6] 。多语言的比较研究确实发现不同语言和个 体对于空间实体类别的定义和空间关系的描述有 差异 [4, 7, 8] 。但是也有研究发现英语和西班牙语关 于空间位置的描述没有显著差异 [9] 。此外 ,Mori [ 10 ] 从语义上分析了日语的空间关系表达 , H a lp e rn [ 11 ] Montello等人 [ 12 ] 的研究揭示了性别造成的语言 和空间能力上的差异。研究多语言、多文化以及不 同个体特征的人群对空间关系的理解有助于我们

Transcript of 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表...

Page 1: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

第 12卷  第 2期2008年 3月

遥  感  学  报JOURNAL OF REMOTE SENSING

Vol. 12, No. 2

 Mar. , 2008

  收稿日期 : 2007208201;修订日期 : 2007211201

基金项目 :教育部留学回国人员科研启动基金资助项目和自然科学基金项目 (编号 : 40771171)。

作者简介 :许 − (1972— ) ,女。博士 ,毕业于纽约州立大学布法罗分校 ,主要从事地理信息系统和地理认知的研究。E2mail: xujun@

lreis. ac. cn。

  文章编号 : 100724619 (2008) 0220362208

线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较

许 − 1,张 晶 2

,司望利 1, 3,孙红玖 4

(1. 中国科学院 地理科学与资源研究所 ,资源与环境信息系统国家重点实验室 ,北京 100101;

2. 首都师范大学资源环境与旅游学院 ,北京 100037; 3. 长安大学地质工程与测绘学院 ,西安 710064;

4. 首都师范大学英语语言文学系 ,北京 100037)

摘 要 : 人们用语言描述空间关系时所选用的词汇反映了他们对于物体空间状态的认识。语言如何表达空

间关系与很多因素有关 ,除了空间实体的特征和它们之间的空间关系 ,描述者个人的特征也影响到描述的语

言 ,例如描述者的语言和文化上的差异 ,以及性别、年龄和受教育程度等。本文将通过认知实验 ,比较不同语

言、文化背景的人对线状物体空间关系描述的理解。主要对比了两组人群 :母语为英语的人群和母语为汉语

的人群。共进行了 3组实验 :母语为英语的人群对英语描述的线状物体空间关系的理解 ;母语为汉语的人群

对英语描述的线状物体空间关系的理解 ;以及母语为汉语的人群对汉语描述的线状物体空间关系的理解。

采用相同的题目 ,比较了 3组实验的结果。结果表明语言文化在一定程度上影响了人们对空间关系描述的

理解。

关键词 : 空间关系 ;自然语言 ;线状物体 ;认知实验

中图分类号 : TP701 /P208   文献标识码 : A

1 引 言

空间关系的处理和查询是地理信息系统 ( GIS)

中空间分析和检索的重要组成部分。目前所有的

地理信息系统都用定量的方法来存储和检索空间

信息 ,但是人们关于空间关系的思维和描述的方式

往往是模糊的、定性的 ,这就限制了地理信息系统

表达地理空间信息的能力。如何将人类关于空间

关系的思维和推理方式结合到 GIS中 ,使得用户以

一种能反映他们的自然思维过程的方式来操作系

统 ,是实现智能、友好的地理信息系统的重要

内容 [ 1 ]。

如何将人类关于空间关系的思维“翻译 ”成计

算机能够“理解 ”的语言 ,这包括两个方面 :一是语

言对空间关系的理解和构建 ;二是对定性的语言描

述的形式化。第一个方面涉及地理认知和语言学

方面的内容。人们用来表达物体的空间关系的语

言反映了他们对于物体空间状态的认识。但是如

Herskovits所说 ,语言并不是直接反映人们所观察到

的现象 ,而是通过对一幅形成于人脑中的意象地图

进行抽象概括的结果 ,这是一种空间认知过程。一

个表述空间关系的语句将参照场景内包含的丰富

信息简化为简单的几何描述 ,这个过程叫做图示化

( schematization) [ 2 ]。语言如何图示化空间关系与

很多因素有关。实验表明空间关系的描述虽然主

要取决于拓扑关系 ,但是度量关系也起很大作用 ,

在某些情况下 ,甚至起决定作用 ,例如实体的形状

和大小、实体相交部位的角度和大小、分离实体之

间的距离和方向等等 [ 3—5 ]。此外 ,描述者的个人特

征也影响到空间关系的描述语言 ,例如描述者的语

言和文化上的差异 ,以及性别、年龄和受教育程度

等 [ 6 ]。多语言的比较研究确实发现不同语言和个

体对于空间实体类别的定义和空间关系的描述有

差异 [ 4, 7, 8 ]。但是也有研究发现英语和西班牙语关

于空间位置的描述没有显著差异 [ 9 ]。此外 ,Mori[ 10 ]

从语义上分析了日语的空间关系表达 , Halpern[ 11 ]

和 Montello等人 [ 12 ]的研究揭示了性别造成的语言

和空间能力上的差异。研究多语言、多文化以及不

同个体特征的人群对空间关系的理解有助于我们

Page 2: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

第 2期 许  − 等 :线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较 363   

了解人们关于空间关系的普遍认知 ,建立基于朴素

地理学的智能化的地理信息系统。

为了研究中英文关于空间关系描述的差异 ,本

文首先简要介绍了中英文的语言如何构建空间关

系 ,然后通过 3组认知实验比较了母语为中文和母

语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

达的理解。实验的结果用于分析不同语言、不同文

化背景的人群对线状物体空间关系的语言描述是

否有不同的理解。

2 中英文空间关系表达的比较

英语和汉语在表达空间关系的语法结构上有

所不同。Talmy[ 13 ]曾经描述过英语如何构造空间

关系。在英语中 ,一个关于空间关系的语句通常

包括一个主体 ( Figure, 被定位者 ) , 一个谓体

( Ground,相对于被定位主体的参照物 ) ,和一个揭

示两者关系的介词。而 Herskovits介绍了不同类

型介词的语法结构 [ 14 ],在表达空间关系时 ,它们

可以是“名词短语 + is +介词 +名词短语 ”的形

式 ,如“The lake is in the park”;也可以是“名词短

语 +动词 +介词 +名词短语 ”的形式 ,如“The river

flow s into the sea”。在英语中 ,除了介词 ,有些动

词也可以表示空间关系 ,例如“The road cross the

river”。不论使用何种语法结构 ,英语中表示空间

关系的词汇都是前置词 ,即它们在句子中的位置

总是在谓体之前。因此 ,英语中关于空间关系的

描述可以总结为“主体 +空间谓词 ( spatial p redi2cate) +谓体 ”的形式。

而中文表示空间关系的语法结构比较复杂 ,

不能用一种统一的模式来描述。在汉语中 ,空间

谓词往往分为两部分 ,分别位于谓体的前后 ,最常

见的形式为介词“在 ”与一个表示空间方位的名词

组成 ,如“在 ⋯⋯里面 ”。有时 ,同一个表示空间关

系的词汇加上不同的介词组合 ,可以表达同样的

空间关系 ,例如“这条路平行于那条路 ”和“这条

路与那条路平行 ”。这就为空间关系描述的汉语

解析带来困难。因此目前 GIS中关于自然语言的

研究仅限于受限环境的自然语言 [ 15, 16 ] 。本文的目

的在于比较不同人群对中英文空间关系描述的理

解 ,主要是对空间谓词的理解 ,因此只选取与所用

的英文的空间谓词对应的中文词组 ,而不考虑其

表达的语法结构 ,但是用来描述同样空间关系的

中英文语句结构不尽相同。

3 认知实验

本文通过 3组认知实验来比较不同文化背景、

不同母语的人对不同语言描述的线状物体空间关

系的理解。这 3组实验分别为 :母语为英语的人群

对英语描述的线状物体空间关系的理解 ;母语为汉

语的人群对英语描述的线状物体空间关系的理解 ;

以及母语为汉语的人群对汉语描述的线状物体空

间关系的理解。

3. 1 空间谓词

描述线状物体关系的空间谓词有很多 ,不可能

一一例举。实验中只选取了 8个在英语中常用的

空间谓词以及和它们相对应的中文词组。

—cross        穿过

—be perpendicular to 垂直于

—intersects 与 ⋯⋯相交

—go along 沿着 ⋯⋯走

—be parallel to 平行于

—meet 与 ⋯⋯相遇

—connect with 与 ⋯⋯相连

—merge with 并入

3. 2 实验设计

实验选用了高速公路、街道和河流 3个图层

来代表不同的语境。从这 3个图层中 ,共选取了

114对线状特征 ,它们在长度、距离、角度等几何

特征和拓扑关系上各不相同。在每个实验中 ,所

有选取的 114对线状特征分别用上述的 8个中

文或英文空间谓词来描述它们之间的空间关系 ,

这样一共有将近 1000种线状特征和空间关系描

述的组合。

实验是在 A rcGIS中采用人机交互的问卷方式

实现的。在实验中 ,事先被选取的每对线状地理特

征依次以地图的形式显示在屏幕上。同时 ,一句用

中文或英文描述这两个物体空间关系的语句也显

示在屏幕上 ,例如“ I229穿过 I2290”“Colorado R iver

goes along I215”等。被测者需要评价这句话是否真

实地表达了这两个物体之间的空间关系 ,并在一组

从“完全同意 ”到“完全不同意 ”的选项中选择答案

(图 1)。为了避免研究对象过度疲劳 ,将所有问题

分成 3组 ,每组 300个左右 ,基本保证能在 1h之内

完成。

Page 3: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

 364   遥  感  学  报 第 12卷

图 1 实验问卷界面

Fig. 1 An examp le of survey questionnaires

3. 3 实验对象

第 1组实验 ,母语为英语的人群对英语描述的

空间关系的理解 ,在纽约州立大学布法罗分校进

行。共有 44名英语为母语的人参加了本次实验 ,

大多是在校的本科生和研究生 [ 5 ]。另外 2组实验 ,

即母语为汉语的人群分别对英语和汉语描述的空

间关系的理解 ,在首都师范大学进行。参加这 2次实

验的人员均是在校本科生和研究生 ,有较好的英文阅

读和理解能力。参加这 2次实验的人数分别为 53人

和 47人。这 3次实验中各组参加的人数如表 1所示 ,

均在 15人左右。

表 1 每组实验参加者人数

Table 1 The num bers of pertic ipa tes in each

group of the three tests

第 1组 第 2组 第 3组 总数实验一 15 14 15 44

实验二 18 18 17 53

实验三 18 15 14 47

4 实验结果分析

我们可以将被测者选择的答案转换为数值 ,

“完全同意”的值为 1,“完全不同意 ”的值为 0,将其

他选项的值线性映射到 0和 1之间 ,用来表示被测

者对图中展示的两个线状物体的空间关系能否用

描述语句中的空间谓词来表达的同意程度。这样

可以对结果进行定量分析。

如表 1,每个问题得到 14—18个被测者给出的

答案。测试中每个问题得到的同意程度的平均值

代表了参加这组测试的人群关于特定线状特征的

组合和描述它们空间关系语句的观点。对于同样

的线状特征组合和描述语句 ,不同组别的人群给出

的同意程度的平均值是否相同 ,用统计学 t2检验来

验证。下面将详细分析和对比各组实验的结果。

4. 1 母语为英语的人群和母语为汉语的人群对英

文空间关系的理解

  图 2显示了实验一和实验二中实验对象对所有

114个情况能否用每个空间谓词描述的同意程度的

比较。这两个实验是使用英文来描述空间关系 ,但是

第一个实验中实验对象的母语是英语 ,而第二个实验

中实验对象的母语是汉语。图中的横坐标表示母语

为汉语的测试者对每个问题的同意程度的平均值 ,纵

坐标表示母语为英语的测试者对每个问题的同意程

度的平均值 ,虚线是 x = y的直线。如果两组测试者

给出的结果完全相同 ,所有的点应该分布在这条虚线

上。图中的每一个点代表一对线状地理特征 ,其中空

心点表示的是在显著度水平为 0. 05的条件下 ,两组

测试者给出的结果的平均值显著不同的例子 ,而实心

点代表两组测试者给出的结果没有显著的不同。

Page 4: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

第 2期 许  − 等 :线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较 365   

图 2 实验一和实验二结果的比较

Fig. 2 Comparison of the results of test 1 and test 2

  图 2显示这两组实验结果大体上是正相关的。

对大多数空间谓词 ,两组实验结果显著不同的点大

多分布在直线的两端同意程度较低或较高的区域。

而且对于相同的线状特征和空间谓词的组合 ,如果

是在同意程度较高的一端 ,母语为英语的人群的同

意程度通常显著高于母语为汉语的人群 ,而如果是

在同意程度较低的一端 ,母语为英语的人群的同意

程度通常显著低于母语为汉语的人群。而在点图

的中部 ,即这些空间特征的关系既不是典型的能用

某个空间谓词来描述 ,也不是完全不能用这个词来

描述 ,这时对于某些空间谓词 ,母语为英语的人群

的同意程度普遍高于母语为汉语的人群 ,例如“be

parallel to”和“be perpendicular to”,几乎所有的点分

布于虚线的上方 ;而对于另一些空间谓词 ,母语为

汉语的人群给出的同意程度普遍较高 ,例如“con2nect”,“cross”和“intersect”。

4. 2 母语为英语的人群对英文空间关系的理解与

母语为汉语的人群对中文空间关系的理解

  图 3比较了实验一和实验三中实验对象对所

有 114个情况能否用每个空间谓词描述的同意程

度。其中实验一是关于母语为英语的人群对英语

中空间关系描述的理解 ,而实验三是关于母语为

汉语的人群对相应的中文空间关系描述的理解。

Page 5: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

 366   遥  感  学  报 第 12卷

图中的横坐标表示母语为汉语的测试者对于中文

描述的空间关系的同意程度的平均值 ,纵坐标表

示母语为英语的测试者对于英文描述的空间关系

的同意程度的平均值。同样 ,图中的每一个点代

表一对线状地理特征 ,如果在显著度水平为 0. 05

的条件下两组实验结果对于同一对线状特征的同

意程度存在显著的差异 ,就用空心点来表示 ,否则

用实心圆点来表示。

图 3 实验一和实验三结果的比较

Fig. 3 Comparison of the results of test 1 and test 3

  图 3中同意程度显著不同的点的分布模式

与图 2大体相同 ,只是图 3中有显著不同的点的

数量有所增加。通过比较 ,我们发现大多在图 2

中有显著不同的例子 ,在图 3 中也有显著的不

同 ,见表 2。

4. 3 母语为汉语人群对中英文空间关系理解的

比较

  图 4比较了实验二和实验三中测试者在所有

114个情况下给予每个空间谓词的同意程度的平均

值。这两个实验的被测者是母语为汉语的人群 ,但

是实验二测试的是他们对英文描述的空间关系的

理解 ,而实验三测试的是他们对中文描述的空间关

系的理解。横坐标表示测试者对于英文描述的空

间关系的同意程度的平均值 ,纵坐标表示被测者对

于中文描述的空间关系的同意程度的平均值。同

样 ,如果对于同一对线状特征 ,两组实验结果的同

意程度在显著度水平为 0. 05的条件下存在显著的

差异 ,就用空心点来表示着现象 ,否则用实心点来

表示。从图 4中 ,可以看出除了少数几个例外 ,绝

大部分现象在这两个实验中得到的对相同空间谓

词的同意程度没有显著不同 (表 2)。

Page 6: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

第 2期 许  − 等 :线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较 367   

表 2 每个空间谓词在 3组实验中同意程度显著不同的事例的数量 (显著度水平为 0. 05)

Table 2 The num ber of ca ses wh ich have sign if ican t d ifferen t va lues of agreem en t for each

spa tia l rela tion pred ica te in d ifferen t tests ( significance level of 0. 05)

空间谓词

不同实验中同意程度显著不同的事例的数量

实验一与实验二

实验一与实验三

实验二与实验三

实验一与实验二以及实验一与实验三

connects with (与⋯⋯相连 ) 19 28 7 13

cross (穿过 ) 56 62 5 45

go along (沿着⋯⋯走 ) 34 41 1 25

intersect (与⋯⋯相交 ) 34 61 3 31

be parallel to (平行于 ) 42 58 4 41

be perpendicular to (垂直于 ) 42 43 7 27

meet (与⋯⋯相遇 ) 34 56 6 30

merge with (并入 ) 29 43 9 23

图 4 实验二和实验三结果的比较

Fig. 4 Comparison of the results of test 2 and test 3

414 总  结

通过实验一与实验二的比较 ,以及实验一与实

验三的比较 ,发现不论是用英文还是中文来描述空间

关系 ,母语为英语的人群关于空间谓词对特定线状特

征的空间关系的描述普遍比母语为汉语的人群语气

更加强烈一些。母语为英语的人群更倾向于选择

“完全同意”或“完全不同意 ”这些比较极端的选项 ,

Page 7: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

 368   遥  感  学  报 第 12卷

而母语为汉语的人群较多选择比较中庸的选项。这

种对同种语言的理解上的差异可能是中外文化背景

的差异造成的 ,也可能是两组人群语言不同造成的 ,

即我们所认为的中、英文中相对应的空间谓词实际上

的意义并不完全相同。而实验二和实验三的结果比

较发现说中文的人群对中英文中相对应的空间关系

描述的理解没有显著差异。这说明母语为汉语的人

群对于英文描述的空间关系的理解更接近他们对母

语中空间关系描述的理解 ,而与实际母语为英语的人

群对英语中空间关系描述的理解有出入。这是由于

不同语言和文化背景的人对空间关系的理解有差异 ,

还是由于中英文中相对应的词汇的意义原本就有细

微的差别 ,而母语为汉语的人在阅读他国语言时 ,只

是从本国语言中找到相对应的词 ,翻译成本国语言来

理解 ? 母语为其他语言的人群是否也有这样的习惯 ?

是仅对空间关系的理解有这样的差异 ,还是对所有的

描述都有这样的差异 ? 这些问题有待进一步研究。

5 结 论

本文比较了中英文中关于空间关系的表达 ,并

通过 3组认知实验探索了不同语言和文化背景的

人群对空间关系的自然语言描述的理解上的差异 ,

结果表明母语为英语的人群在对空间谓词的认同

上比母语为汉语的人群更倾向于强烈的肯定或否

定。但是当母语为汉语的人群理解相对应的中、英

文描述的空间关系时 ,没有显著差异。这一方面可

能反映了语言和文化对空间思维的影响 ,另一方面

也可能是两种语言本身意义上的差别造成的。

参考文献 ( References)

[ 1 ] Frank A U, Mark D M. Language L ssues for GIS [A ]. Maguire

D J, Goodchild M F, Rhind D W. Geographical Information Sys2

tem s: Princip les and App lications [ C ]. London: Longmans Pub2

lishers, 1991.

[ 2 ] Herskovits A. Language, Spatial Cognition, and V ision [A ]. O l2

iver S. Spatial and Temporal Reasoning [ C ]. Kluwer academ ic

publisher, 1997.

[ 3 ] Mark D M, Egenhofer M J. Calibrating the Meanings of Spatial

Predicates from Natural Language: L ine2Region Relations[ A ].

In the Proceedings of Spatial Data Handling [ C ]. 1994.

[ 4 ] Mark D M, EgenhoferM J. Topology of Prototyp ical Spatial Rela2

tions between L ines and Regions in English and Spanish [ A ].

Proceedings of Auto Carto 12 [ C ]. Charlotte, North

Carolina, 1995.

[ 5 ] Xu J, Mark D M. Natural Language Understanding of Spatial Re2

lations between L inear Geographic Objects [ J ]. Spatial Cogni2

tion and Com puta tion, in p ressing.

[ 6 ] Mark M D, ComasD, EgenhoferM J, et a l. Evaluating and Refi2

ning Computational Models of Spatial Relations through Cross2

linguistic Human2subjects Testing [A ]. Frank A, Kuhn W. Spa2

tial Information Theory: A Theoretical Basis for GIS [ C ]. Inter2

national Conference COSITπ95, Semmering, Austria, Lecture

Notes in Computer Science, Berlin: Sp ringer2Verlag, 1995,

988: 553—568.

[ 7 ] Mark D M. Toward a Theoretical Framework for Geographic Entity

Types [A ]. Frank A U, Campari I. Spatial Information Theory: A

Theoretical Basis for GIS [ C ]. Lecture Notes in Computer

Sciences,Berlin: Sp ringer2Verlag, 1993, 716: 270—283.

[ 8 ]  Mark D M, Turk A. Landscape Categories in Yindjibarndi:

Ontology, Environment, and Language[A ]. Kuhn W , Worboys

M, Timpf S. Spatial Information Theory: Foundations of

Geographic Information Science [ C ]. International Conference

COSITπ03, Kartause Ittingen, Switzerland, Lecture Notes in

Computer Science, Berlin, Heidelberg: Sp ringer2Verlag, 2003,

2825: 28—45.

[ 9 ] Gould M D. Map U se, Spatial Decision, and Spatial Language in

English and Spanish [D ]. Ph. D dissertation, Department of Ge2

ography, State University of New York at Buffalo, 1995.

[ 10 ]  Mori M. Semantic Analysis of Spatial Exp ressions in Japanese

[D ]. Ph. D dissertation, Department of Geography, State Uni2

versity of New York at Buffalo, 2002.

[ 11 ] Halpern D F. Sex Differences in Cognitive Abilities [M ]. Erlbaum

Associates, Hillsdale, N. J. 1986.

[ 12 ] Montello D R, Lovelace K L, Golledge R G, et a l. Sex2related

D ifferences and Sim ilarities in Geographic and Environmental

Spatial Abilities [ J ]. Annals of the Associa tion of Am erican Geog2

raphers, 1999, 89 (3) : 515—534.

[ 13 ] TalmyL. How Language Structures Space [A ]. Pick H, Acredolo

L. Spatial O rientation: Theory, Research and App lication [ C ].

Plenum Press, 1983.

[ 14 ]  Herskovits A. Language and Spatial Cognition: an Interdiscip linary

Study of the Preposition in English [M ]. New York: Cambridge

University Press, 1986.

[ 15 ] L iu Y, Gao Y, L in B J, et a l. Research on GIS Path Reconstruc2

tion Based on Constrained Chinese Language [ J ]. Journal of

Rem ote Sensing, 2004, 8 (4) : 323—330. [刘瑜 ,高勇 ,林报嘉

等. 基于受限汉语的 GIS路径重建研究 [ J ]. 遥感学报 , 2004,

8 (4) : 323—330. ]

[ 16 ] Zhang L P, L iu G L, J iang T, et a l. The App lication of the L im2

ited Natural Language Query on GIS [ J ]. Journal of Institute of

Surveying and M apping, 2000, 19 (4) : 283—289. [张连蓬 ,刘

国林 ,江涛等. 受限自然语言查询在 GIS中的应用 [ J ]. 测绘

学院学报 , 2000, 19 (4) : 283—289. ]

Page 8: 线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/200906/P020090625756644133981.pdf语为英文的人群对中英文中线状物体空间关系表

第 2期 许  − 等 :线状物体空间关系的自然语言理解的双语比较 369   

B i2L ingu istic Study of Na tura l2language Understand ing of Spa tia l Rela tion s

in Ch inese and English

XU Jun1

, ZHANG J ing2

, SIW ang2li1, 3

, SUN Hong2jiu4

(1. S ta te Key Laboratory of R esources and Environm ent Inform ation System ,

Institute of Geographic Science and N atura l Resources Research, CAS, B eijing 100101, China;

2. College of Resources Environm ent and Tourism , Capital N orm al U niversity, B eijing 100037, China;

3. College of Geologica l Engineering and Geom atics, Changπan U niversity, X iπan 710064, China;

4. D epartm ent of English Language and L itera ture, Capita l N orm al U niversity, B eijing 100037, China)

Abstract:  The p roblem existing in current GISs is that they all use quantitative methods to store and retrieve spatial

information. However, peop le usually use qualitative term s to describe spatial relations. Current GIS models are lim ited in

their capacities of rep resentation of spatial information about geographic space. If we want to‘translate’natural languages

about spatial information to formal languages which computers can understand, we must know how natural languages con2struct and understand spatial relations. The descrip tion of a spatial relation is the reflection of humanπs cognition of spatial

objects. It is not only affected by the topology and metric, but also affected by the individual characteristics of describers.

To disclose the effects of culture and language on peop leπs perceiving and understanding of spatial relations, this paper first

compared the syntactic exp ressions of spatial relations in English and in Chinese, then three human2subject tests about

spatial relations between two linear geographic objects were conducted in two group s of peop le who are native speakers of

Chinese and English: native English speakers were tested on English exp ressions; native Chinese speakers were tested on

Chinese exp ressions; and native Chinese speakers tested on English exp ressions. The results of the tests were analyzed to

find whether different group s of peop le have different understanding on the natural2language descrip tion of spatial relations

between two linear objects. It was found that in some cases two group s of peop le have comp letely different op inions about

the descrip tions of spatial relations. Native English speakers have more extreme op inions of“strongly agree”and“strongly

disagree”for every spatial relation determ ination, while native Chinese speakers have more moderate op inions. It indicated

that cultures and languages m ight have effects on spatial cognitions. But when the same group of peop le were tested with

different languages, the results showed there is no much difference, which indicated that when they read a descrip tion of

spatial relation in English, Chinese speakers translated it to corresponding Chinese words and actually understood the

meanings of those Chinese words, although the meaning of these two exp ressions are slightly different. It also suggested the

corresponding words that we use to translate between two languages are actually not exactly the same. The experiments help

us in discovering how peop le in different cultures and languages perceive and exp ress spatial relations, so that we can

build an intelligent GIS based on common sense of geography.

Key words:  spatial relations; natural languages; linear geographic objects; human2subject test