空间定向障碍导致大量飞行事故,作为人因失误第一杀手,严重威胁着航空安全,因此培养飞行员空间定向能力迫在眉睫。空间定向能力是指个体对自身在空间的状态、位置和运动的判断。个体依赖自身相对周围环境的位置和方向进行空间定向,不得不在不同视角不断进行心理调整。作为重要飞行认知因素的心理旋转,指个体在头脑中运用表象对物体进行旋转的想象过程。有研究将心理旋转作为测量空间定向能力的一部分,而有研究又认为心理旋转和空间定向是空间认知能力的两种不同类型。空间定向中,人们不断进行空间更新来建立自我和空间的关系;同时心理旋转会激活空间更新。基于此,本研究为了探索心理旋转对空间定向的影响,开展了以空间更新为中介的认知加工研究。本文分为3个研究。研究1采用48名大学生被试（男女各24名,19.20±2.05岁,均为右利手）,探究了不同空间能力者在心理旋转方式中采用参照系的认知加工机制,共3个实验。实验1采用2（空间能力高低:高、低）*2（旋转方式:客体旋转、视者旋转）*2（旋转方向:顺时针、逆时针）的混合实验设计。实验2采用2（空间能力高低:高、低）*2（旋转轴:平面轴、深度轴）的混合实验设计。实验3采用2（空间能力高低:高、低）*3（空间参考框架:绝对、相对、固定）的混合实验设计。因变量均为反应时和准确率的行为指标和含氧血红蛋白浓度变化的近红外脑成像指标。研究1结果发现:（1）视者旋转时,高空间能力者有显著低的反应时,且在额中回、额下回和下顶叶区域有显著激活;（2）围绕深度轴旋转时,高空间能力者有显著低的反应时,且在额中回、中央后回和下顶叶区域有显著激活;（3）高空间能力者采用相对参考框架有显著低的反应时,且在上顶叶和辅助运动区有显著激活。当个体采用自我中心参照系进行心理旋转时,可能会激活空间更新,以有更好的表现。研究2采用40名大学生被试（男女各20名,19.08±1.86岁,均为右利手）,从自我参照系和场景布局两个方面,探究心理旋转如何激活和影响空间更新,共4个实验。实验4采用2（场认知方式:场依存、场独立）*2（场景布局:矩形、椭圆形）的混合实验设计。实验5采用2（场认知方式:场依存、场独立）*2（旋转方式:视者旋转、客体旋转）*2（场景熟悉性:学习场景空间位置关系与测试场景相同、不同）的混合实验设计。实验6采用2（场认知方式:场依存、场独立）*2（视角朝向:记忆一致朝向、感觉运动一致朝向）的混合实验设计。实验7采用2（场认知方式:场依存、场独立）*2（场景布局:矩形、椭圆形）*2（场景熟悉性:学习场景空间位置关系与测试场景相同、不同）的混合实验设计。因变量均为反应时和准确率的行为指标和含氧血红蛋白浓度变化的近红外脑成像指标。研究2结果发现:（1）在矩形场景布局中,场独立者有显著低的反应时,且在辅助运动区有显著激活;（2）场独立者在不熟悉场景中进行视者旋转有显著低的反应时,且在额中回区域有显著激活;（3）场独立者在感觉运动一致有显著低的反应时;（4）场独立者在熟悉、不熟系的矩形场景中有显著低的反应时和显著高的准确率,且在上顶叶区域有显著激活。想象和实际视角朝向的一致性是激活和影响空间更新的主要因素,研究3采用40名大学生被试（男女各20名,22.71±4.12岁,均为右利手）,探讨了空间更新在空间定向的作用机制及外部线索的影响,共3个实验。实验8在基线、迷向和空间更新条件下,采用2（空间能力高低:高、低）*2（路径复杂度:简单、复杂）*2（旋转方式:视者旋转、客体旋转）的混合实验设计。实验9采用2（空间能力高低:高、低）*3（空间定向策略:地标知识、路线知识、调查知识）的混合实验设计。实验10在呈现几何线索、特征线索和线索冲突条件下,采用2（旋转方式:视者旋转、客体旋转）*2（路径复杂度:简单、复杂）*2（场景熟悉性:学习场景空间位置关系与测试场景相同、不同）的组内实验设计。因变量均为反应时、观望次数和路径精度的行为指标和皮电、心率的电生理指标。研究3结果发现:（1）在基线条件下,高空间能力者行走在复杂路径,进行视者旋转有显著低的反应时;在迷向条件下,高空间能力者行走在复杂路径,进行客体旋转有显著低的观望次数,而行走在简单路径且视者旋转有显著低的情绪唤醒和认知负荷;在空间更新条件下,高空间能力者行走在复杂路径有显著低的反应时和路径精度;（2）高空间能力者在调查、路线知识策略的分数显著高于地标知识;（3）呈现几何线索时,视者旋转条件下,行走在复杂且不熟悉的路径,和行走在简单且熟悉的路径均有显著小的路径精度;呈现特征线索时,没有发现显著差异结果;呈现线索冲突时,视者旋转有显著低的反应时,且行走在复杂且不熟悉的路径,进行视者旋转有显著少的观望次数。本研究的主要结论如下:（1）高空间能力者一般采用自我中心参照系以激活空间更新,提高心理旋转表现;（2）空间更新的表现取决于场景参照轴与自我参照系,究其根本是视角朝向,即当想象朝向和实际朝向一致时,使用自我中心参照系的个体在空间更新任务中表现较好;（3）空间定向中,以自我为中心参照系的空间更新和外部线索共同作用,促进个体形成自我-物体空间关系。上述结论不仅拓展了自我中心参照系的心理旋转激活空间更新,空间更新与外部线索共同促进空间定向中形成自我-物体空间关系的观点,而且为未来飞行员在空间定向能力的训练和选拔方面提供科学依据和技术参考,并为避免由空间定向障碍引起的飞行事故提供理论支持和实践建议。