高 鵬，陳玲玲，宋朝偉

（1.阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系，安徽 阜陽236037；2.阜陽師范大學(xué)歷史文化與旅游學(xué)院，安徽阜陽236037）

地理環(huán)境認(rèn)知和空間行為的交互影響是人地關(guān)系研究至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。環(huán)境認(rèn)知深刻影響著人類空間行為，而空間行為也不斷更新著人們的環(huán)境認(rèn)知[1]?？臻g認(rèn)知方面，申思等通過認(rèn)知地圖調(diào)查，從設(shè)施空間位置變化研究了使用者認(rèn)知變形[2]；李娜從設(shè)施名稱、出現(xiàn)頻率、位置變化研究了沈陽市渾南新區(qū)居民城市空間意向變異[3]；曾武等以認(rèn)知地圖為基礎(chǔ)，采用空間句法分析了中小城鎮(zhèn)居民的空間認(rèn)知形態(tài)[4]；張春暉等通過認(rèn)知地圖調(diào)查，研究了游客的目的地空間認(rèn)知序列[5]?？臻g活動(dòng)方面，陳義勇統(tǒng)計(jì)社區(qū)居民公共空間活動(dòng)量并以此分析社區(qū)空間設(shè)施布局和功能問題[6]；冷紅等研究居民空間活動(dòng)特征，分析了空間設(shè)施空間規(guī)劃問題[7]；北京大學(xué)行為地理研究小組對(duì)居民的通勤行為、消費(fèi)活動(dòng)、休閑娛樂的空間特征做了系統(tǒng)分析與研究[8-9]?？臻g認(rèn)知與活動(dòng)交互方面，張捷通過認(rèn)知地圖、活動(dòng)路徑調(diào)查研究了地形認(rèn)知與空間行為的交互關(guān)系[10]；蔣志杰等研究了中小尺度游憩環(huán)境認(rèn)知與空間行為的交互關(guān)系[11]。本文試圖通過GIS插值技術(shù)、SPSS回歸分析技術(shù)，以阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，對(duì)空間活動(dòng)和認(rèn)知進(jìn)行定量測度，進(jìn)一步探究小尺度環(huán)境下，居民空間活動(dòng)與認(rèn)知空間分布規(guī)律及內(nèi)在聯(lián)系，并為區(qū)域規(guī)劃、教育方案的制定提供參考。

1 數(shù)據(jù)采集與處理

阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院位于安徽省阜陽市，占地約27 hm2，現(xiàn)有在校生10 000余人，男女生比例為4∶6，學(xué)校內(nèi)各項(xiàng)設(shè)施齊全，承載了學(xué)生學(xué)習(xí)、生活、娛樂休閑等各項(xiàng)活動(dòng)，校園設(shè)施使用率高。

（1）工作底圖繪制。本次研究調(diào)查分為校園認(rèn)知調(diào)查和校園活動(dòng)調(diào)查。從阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院總務(wù)處獲取了學(xué)校地形圖（cad電子版），使用cad軟件提取校園邊界、道路、河流、校園設(shè)施等要素并做分層存儲(chǔ)，存儲(chǔ)格式為dwg，使用ARCGIS軟件將各要素dwg文件轉(zhuǎn)換為shape文件，并建立工作底圖編輯工程文件。由于校園地形圖過于陳舊，一些新建的校園設(shè)施、道路缺少，研究人員使用全站儀對(duì)缺少要素進(jìn)行補(bǔ)測和繪圖并保存為shape文件，使用ARCGIS空間配準(zhǔn)工具（Spatial Adjustment）將原要素圖形和補(bǔ)測要素圖形統(tǒng)一空間位置，保證各類要素空間位置的準(zhǔn)確性。利用ARCGIS對(duì)各要素圖層進(jìn)行疊加、地圖符號(hào)化、標(biāo)注、增加圖例和調(diào)查說明、布局、隱藏校園設(shè)施要素等，建立認(rèn)知調(diào)查底圖；以認(rèn)知調(diào)查底圖為基礎(chǔ)更改調(diào)查說明，并增加校園設(shè)施，形成校園活動(dòng)調(diào)查底圖。

（2）數(shù)據(jù)調(diào)查。調(diào)查對(duì)象為全校在校學(xué)生，調(diào)查方式采用隨機(jī)調(diào)查，分兩個(gè)階段。第一階段為探索式調(diào)查，主要目的是發(fā)現(xiàn)調(diào)查過程中存在的問題，針對(duì)問題優(yōu)化調(diào)查方式。經(jīng)過第一階段調(diào)查，調(diào)查底圖修正得更清晰易懂，調(diào)查人員的引導(dǎo)能力得到鍛煉，數(shù)據(jù)有效率明顯提升。第二階段為正式調(diào)查階段，先進(jìn)行認(rèn)知調(diào)查，內(nèi)容包括在校園認(rèn)知調(diào)查底圖上認(rèn)為正確的位置繪制校園設(shè)施，標(biāo)記設(shè)施名稱，描述設(shè)施主要功能及內(nèi)部分布、主要使用人群、樓層數(shù)等信息；然后進(jìn)行活動(dòng)頻率調(diào)查，內(nèi)容包括在校園活動(dòng)調(diào)查底圖各設(shè)施上標(biāo)記周平均到訪次數(shù)、學(xué)生校園活動(dòng)路徑。研究共調(diào)查200位同學(xué)，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選，共有179份調(diào)查數(shù)據(jù)有效。

（3）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理。對(duì)校園認(rèn)知調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并建立EXCEL數(shù)據(jù)表，統(tǒng)計(jì)計(jì)算出整個(gè)樣本校園各設(shè)施上圖數(shù)、位置正確數(shù)、名稱正確數(shù)。設(shè)施內(nèi)部情況分為內(nèi)部功能分布、使用人群、樓層數(shù)3個(gè)方面，通過特爾菲打分法確定其占比分別為0.5、0.3、0.2，對(duì)照每個(gè)學(xué)生描述的設(shè)施內(nèi)部情況進(jìn)行定量打分，得到每個(gè)學(xué)生對(duì)各設(shè)施內(nèi)部情況的了解分值，并統(tǒng)計(jì)出整個(gè)樣本各設(shè)施平均內(nèi)部了解率。通過特爾斐打分法確定上圖率、位置正確率、名稱正確率、內(nèi)部了解率4個(gè)因子的權(quán)重分別為0.2、0.2、0.2、0.4，測算出校園各設(shè)施學(xué)生綜合認(rèn)知水平fp=fc×0.2+fl×0.2+fn×0.2+fi×0.4，式中，fc為設(shè)施上圖率，fl為設(shè)施位置正確率，fn為名稱正確率，fi為設(shè)施內(nèi)部了解率。對(duì)校園活動(dòng)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并建立EXCEL數(shù)據(jù)表。計(jì)算出整個(gè)樣本校園各設(shè)施平均活動(dòng)率fAI=fai/famax，其中，fai為某設(shè)施的學(xué)生周均到訪次數(shù)，famax為所有設(shè)施中學(xué)生周均到訪次數(shù)最大值，fAI∈[0,1] ，具體如表1所示。

表1 校園部分設(shè)施綜合認(rèn)知和活動(dòng)頻率表

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 學(xué)生校園活動(dòng)強(qiáng)度分析

應(yīng)用ARCGIS軟件kriging插值模型，以調(diào)查統(tǒng)計(jì)得到的校園各設(shè)施活動(dòng)頻率為源數(shù)據(jù)，單元格大小為5 m×5 m，插值反演得到學(xué)生校園空間活動(dòng)強(qiáng)度柵格圖，并按照活動(dòng)強(qiáng)度值[0,0.34）、[0.34,0.67）、[0.67,1.0]依次分為高、中、低三個(gè)級(jí)別，如圖1所示。從校園活動(dòng)強(qiáng)度空間分布上看，高、中、低三個(gè)級(jí)別面積分別為5.80 hm2、8.69 hm2、6.34 hm2，分別占校區(qū)面積比重為28%、42%、30%，中強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)域最廣，其校園活動(dòng)強(qiáng)度分值整體呈正態(tài)分布。學(xué)生校園空間活動(dòng)強(qiáng)度整體變化趨勢為自宿舍樓一帶向南、向東逐漸降低，除若干孤島外，距離宿舍越遠(yuǎn)，活動(dòng)頻率越低；而本案調(diào)查的各類學(xué)生活動(dòng)開展路徑基本都是以宿舍為起點(diǎn)，向各區(qū)域發(fā)散，距離越近，路徑線重疊越多；距離越遠(yuǎn)，路徑線越單一，這與空間強(qiáng)度整體變化一致。從校園設(shè)施功能分類上看，學(xué)生生活區(qū)都是高頻率活動(dòng)區(qū)；運(yùn)動(dòng)休閑區(qū)中，籃球場、網(wǎng)球場是高頻率活動(dòng)區(qū)，而操場因?yàn)槠浒腴_放性質(zhì)，為中頻率活動(dòng)區(qū)。教學(xué)A、C樓是主教學(xué)樓，在學(xué)生日常學(xué)習(xí)中起到極其重要的作用，學(xué)生活動(dòng)頻率高，從而在中頻率區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)生了孤島效應(yīng)；B樓主要是學(xué)生會(huì)活動(dòng)場所和個(gè)別院系辦公室，D樓主要是報(bào)告廳和廣播站，這兩處設(shè)施活動(dòng)人群相對(duì)縮小，綜合活動(dòng)強(qiáng)度中等。實(shí)驗(yàn)樓中，生化樓和建筑樓主要為生化系和建筑系學(xué)生實(shí)訓(xùn)場所，這兩系學(xué)生最少，整體活動(dòng)頻率低；醫(yī)護(hù)樓雖距離宿舍區(qū)較遠(yuǎn)但醫(yī)護(hù)類學(xué)生數(shù)量多，活動(dòng)頻率中等；校辦公樓、大禮堂、教工宿舍等設(shè)施與學(xué)生相關(guān)度小，使用頻率低；圖書館距離宿舍區(qū)遠(yuǎn)，且屬于自發(fā)型活動(dòng)設(shè)施，學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性不高，使用頻率低?？傮w來說，校園設(shè)施功能、區(qū)域空間距離對(duì)學(xué)生校園活動(dòng)強(qiáng)度都有影響，若能合理布局校園設(shè)施對(duì)于提高學(xué)生校園活動(dòng)頻率，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展很有意義。

圖1 學(xué)生校園空間活動(dòng)強(qiáng)度圖

2.2 學(xué)生校園空間認(rèn)知強(qiáng)度分析

應(yīng)用ARCGIS 軟件kriging 插值模型，以調(diào)查統(tǒng)計(jì)得到的各校園設(shè)施綜合認(rèn)知水平為源數(shù)據(jù)，采用5 m×5 m單元格，插值反演得到學(xué)生校園空間認(rèn)知強(qiáng)度柵格圖，同樣按照[0,0.34）、[0.34,0.67）、[0.67,1.0]區(qū)間劃分三級(jí)，如圖2所示。學(xué)生空間認(rèn)知整體變化趨勢同活動(dòng)空間相似，亦呈西高東低、距宿舍區(qū)近認(rèn)知強(qiáng)度高、個(gè)別設(shè)施周圍形成孤島等現(xiàn)象。學(xué)生空間認(rèn)知高強(qiáng)度區(qū)位于校園西部，主要有宿舍區(qū)、主教學(xué)區(qū)、運(yùn)動(dòng)區(qū)及食堂。宿舍區(qū)、食堂為學(xué)生主要生活區(qū)，活動(dòng)頻率高、時(shí)間長，其認(rèn)知強(qiáng)度基本在90以上；籃球場、足球場等運(yùn)動(dòng)區(qū)距離宿舍較近且是學(xué)生上課的必經(jīng)區(qū)域，同時(shí)學(xué)生使用率也較高，這些區(qū)域的認(rèn)知分值為80～90；主教學(xué)樓（A、B、C、D樓）為學(xué)生上課的主要場所，強(qiáng)制性活動(dòng)特征明顯且活動(dòng)頻率高，其認(rèn)知強(qiáng)度高，分值為73～80；綜合樓、醫(yī)護(hù)樓雖距宿舍遠(yuǎn)，但其有一定強(qiáng)制性活動(dòng)且使用人群較多，認(rèn)知強(qiáng)度分值為67～73。學(xué)生空間認(rèn)知中等強(qiáng)度區(qū)域主要包括各系實(shí)訓(xùn)樓及圖書館。各實(shí)訓(xùn)樓雖有一定強(qiáng)制性活動(dòng)，但學(xué)生使用頻率不高且主動(dòng)性活動(dòng)較少，故認(rèn)知強(qiáng)度一般。圖書館主要依靠學(xué)生主動(dòng)性活動(dòng)，由于圖書館距離學(xué)生宿舍遠(yuǎn)，且學(xué)生讀書積極性低，其認(rèn)知強(qiáng)度一般。學(xué)生認(rèn)知強(qiáng)度低區(qū)域主要包括教工宿舍區(qū)、宋園及生化樓。教工宿舍與學(xué)生相關(guān)性小，宋園和生化樓使用人群少，故這些區(qū)域?qū)W生認(rèn)知度很低。

圖2 學(xué)生校園空間認(rèn)知強(qiáng)度圖

2.3 學(xué)生校園空間認(rèn)知強(qiáng)度與活動(dòng)強(qiáng)度交互分析

對(duì)比學(xué)生空間認(rèn)知強(qiáng)度和活動(dòng)強(qiáng)度圖，發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知強(qiáng)度各級(jí)別相對(duì)于活動(dòng)強(qiáng)度各級(jí)整體向南、向東推移。高強(qiáng)度認(rèn)知區(qū)位于校園西部，包含全部的高強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)和約68%的中強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)，總面積為11.7 hm2，活動(dòng)強(qiáng)度值45 以上的區(qū)域基本都實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度認(rèn)知。中強(qiáng)度認(rèn)知區(qū)位于校園中東部，包含32%的中強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)和56%的低強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)，總面積為6.32 hm2，低強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)中16分以上的區(qū)域基本實(shí)現(xiàn)了中強(qiáng)度認(rèn)知。低強(qiáng)度認(rèn)知區(qū)位于校園最東側(cè)，僅覆蓋低強(qiáng)度活動(dòng)區(qū)的44%，計(jì)2.81 hm2。與活動(dòng)強(qiáng)度各級(jí)區(qū)域面積占比不同，學(xué)生認(rèn)知強(qiáng)度呈明顯倒金字塔型分布。

為進(jìn)一步說明活動(dòng)強(qiáng)度和認(rèn)知強(qiáng)度的交互關(guān)系，研究從活動(dòng)強(qiáng)度圖和認(rèn)知強(qiáng)度圖中均勻采集大量象元數(shù)據(jù)對(duì)，利用SPSS軟件建立活動(dòng)強(qiáng)度數(shù)值和認(rèn)知強(qiáng)度數(shù)值的回歸分析模型，如圖3所示。

學(xué)生校園活動(dòng)強(qiáng)度和認(rèn)知強(qiáng)度存在相關(guān)系數(shù)為0.963 3的一元三次函數(shù)關(guān)系。該函數(shù)為凸性曲線，活動(dòng)強(qiáng)度為0～90時(shí)，認(rèn)知強(qiáng)度高于活動(dòng)強(qiáng)度；當(dāng)活動(dòng)強(qiáng)度在90以上時(shí)，兩者才基本持平。從活動(dòng)效力上來看，當(dāng)活動(dòng)強(qiáng)度值位于0～20時(shí)，認(rèn)知強(qiáng)度增長最快，活動(dòng)效力最高，平均約2.0；當(dāng)活動(dòng)強(qiáng)度位于20～60時(shí)，活動(dòng)效力平均約為1.0；當(dāng)活動(dòng)強(qiáng)度位于60以上時(shí)，認(rèn)知強(qiáng)度增長較慢，活動(dòng)效力平均約0.6。這說明隨著活動(dòng)強(qiáng)度的增強(qiáng)，認(rèn)知強(qiáng)度增長由易變難。從圖3中可以進(jìn)一步看到，活動(dòng)強(qiáng)度值為16，認(rèn)知強(qiáng)度值即能達(dá)到34；活動(dòng)強(qiáng)度值為45，認(rèn)知強(qiáng)度值即能達(dá)到67；且認(rèn)知強(qiáng)度值大于67時(shí)，圖中像元點(diǎn)最為密集。這充分說明各級(jí)認(rèn)知強(qiáng)度區(qū)相對(duì)于同級(jí)活動(dòng)強(qiáng)度區(qū)有擴(kuò)張的現(xiàn)象，且高認(rèn)知區(qū)域面積較中、低認(rèn)知區(qū)要大得多，這與圖2反映現(xiàn)象相一致。

圖3 學(xué)生校園空間認(rèn)知強(qiáng)度（y）與活動(dòng)強(qiáng)度（x）函數(shù)關(guān)系

3 結(jié) 論

通過研究學(xué)生校園活動(dòng)強(qiáng)度與認(rèn)知強(qiáng)度空間分布及交互關(guān)系，得到結(jié)論如下：

（1）學(xué)生校園活動(dòng)基本都是從生活區(qū)發(fā)起，區(qū)域活動(dòng)強(qiáng)度明顯受到活動(dòng)空間距離和設(shè)施功能的影響，且呈正態(tài)分布。學(xué)生活動(dòng)強(qiáng)度空間變化整體趨勢：自生活區(qū)向外延伸，活動(dòng)強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)?，在距離生活區(qū)較遠(yuǎn)區(qū)域，若某設(shè)施功能對(duì)學(xué)生影響較大，其活動(dòng)強(qiáng)度要高于周邊區(qū)域，易產(chǎn)生孤島效應(yīng)。各級(jí)活動(dòng)強(qiáng)度區(qū)域大小呈橄欖型分布，即中級(jí)區(qū)域大，高、低級(jí)區(qū)域小。

（2）學(xué)生校園活動(dòng)強(qiáng)度空間分布總體上反映了學(xué)生校園活動(dòng)特征，對(duì)于自發(fā)型為主的設(shè)施，其活動(dòng)開展路徑距離直接影響著設(shè)施使用率，而強(qiáng)制型為主的設(shè)施受活動(dòng)距離影響相對(duì)較小。合理布局校園設(shè)施對(duì)于正確引導(dǎo)學(xué)生開展有益活動(dòng)具有重要意義。校園認(rèn)知強(qiáng)度空間分布整體趨勢與活動(dòng)強(qiáng)度相似，且都存在孤島效應(yīng)。相對(duì)于各級(jí)活動(dòng)強(qiáng)度區(qū)，高認(rèn)知強(qiáng)度區(qū)域外擴(kuò)，低認(rèn)知強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)縮，學(xué)生各級(jí)認(rèn)知強(qiáng)度區(qū)域大小呈明顯倒金字塔型分布，認(rèn)知強(qiáng)度級(jí)別越高，區(qū)域面積越大。

（3）活動(dòng)頻率和認(rèn)知強(qiáng)度存在一元三次函數(shù)關(guān)系，本案中兩者的相關(guān)性高達(dá)0.963 3。從活動(dòng)效力值來看，低活動(dòng)值，活動(dòng)效力高；高活動(dòng)值，活動(dòng)效力低，但整體都高于1.0。學(xué)生開展活動(dòng)所帶來的認(rèn)知強(qiáng)度整體上高于其活動(dòng)值。