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        基于駕駛員視覺的林區(qū)道路路側(cè)景觀信息調(diào)查分析

        2020-03-26 09:34:14李航天王笑男袁杰銀
        科學技術(shù)創(chuàng)新 2020年1期
        關(guān)鍵詞:喬木林封閉式雙側(cè)

        李航天* 盧 楊 王笑男 袁杰銀

        (1、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學能源與交通工程學院,內(nèi)蒙古 呼和浩特010018 2、中鐵十九局集團有限公司國際建設分公司,北京100176)

        隨著道路交通系統(tǒng)的迅猛發(fā)展以及人均汽車保有量的激增,交通事故越來越頻繁[1]。在駕駛過程中,信息量不足或者信息量過載都會影響到駕駛員的認知、判斷、決策和駕駛行為,進而嚴重威脅到行車[2]。駕駛員80%-90%的信息都要依靠視覺獲得,因此從駕駛員視覺角度研究道路信息是必要的。東北林區(qū)道路在森林培育、火災與病蟲害防治、木材生產(chǎn)和促進林區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展等方面都發(fā)揮著重要作用,但林區(qū)道路具有特殊的地勢地貌,多為企業(yè)自建,其特點是道路等級低、線形變化較大、駕駛員視距不足,并且路側(cè)遍布高大樹木,使道路的路側(cè)景觀環(huán)境呈半封閉狀態(tài),導致東北林區(qū)道路駕駛員的視覺及心理狀態(tài)受到影響[3]。國內(nèi)外學者對高速公路、山區(qū)道路、草原公路等進行了大量研究,取得了很多有價值的成果[4-8],對林區(qū)道路環(huán)境的研究集中在線形和冰雪路面方面[3],林區(qū)道路路側(cè)景觀研究還較為少見?;谝陨系谋尘埃敬窝芯酷槍|北林區(qū)道路路側(cè)景觀環(huán)境狀況,從駕駛員視覺角度運用實駕調(diào)查試驗的研究方法,揭示林區(qū)道路路側(cè)景觀信息的類型、分布和特征,為今后林區(qū)道路路側(cè)景觀信息量化模型提供基本要素和理論依據(jù),為林區(qū)道路景觀設計、對減輕駕駛員疲勞、為其提供適宜的信息量、增強行車安全都有著重要意義和實用價值[10]。

        1 林區(qū)道路環(huán)境調(diào)查

        考慮到自然環(huán)境、人文因素、地勢地貌、地理位置等條件,選取了大興安嶺森工集團根河林業(yè)局的企業(yè)自建林道作為研究對象,這段道路全長50km,設計車速為30-40km/h,道路直線長度與曲線長度之比為2.63,試驗期間交通量較小,為典型東北林區(qū)道路。

        調(diào)查車輛為豐田4500 越野車型,采用車載攝像機全程記錄林區(qū)道路信息,同時選取5 名經(jīng)驗駕駛員佩戴德國SMI 眼動儀,記錄在實際駕駛過程中對于各種目標物注視的眼動數(shù)據(jù)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 林區(qū)道路路側(cè)景觀類型、分布和特征分析

        通過對東北林區(qū)道路信息環(huán)境全程錄像和駕駛員關(guān)注的眼動錄像進行提取和統(tǒng)計,可將林區(qū)道路路側(cè)景觀類型可劃分為6 類,分別為雙側(cè)喬木林帶、左側(cè)喬木林帶、右側(cè)喬木林帶、雙側(cè)灌木林帶、橋梁和房屋建筑,部分信息如圖1 所示。通過對比分析,從景觀性質(zhì)出發(fā),這6 類景觀可具體劃分為3 種類型,分別為封閉式景觀(雙側(cè)喬木林帶)、半封閉式景觀(左側(cè)喬木林帶、右側(cè)喬木林帶、雙側(cè)灌木林帶)和開放式景觀(橋梁和房屋建筑)。

        進一步對6 類路側(cè)景觀類型的長度分布進行統(tǒng)計,結(jié)果為雙側(cè)喬木林帶長度分布比例最高約占48%,其余景觀占比從大到小依次為左側(cè)喬木林帶(16%)、右側(cè)喬木林帶(14%)、雙側(cè)灌木林帶(12%)、橋梁(8%)和房屋建筑(2%)。通過計算,封閉式景觀占比為48%,半封閉式景觀占比為42%,開放式景觀占比為10%。

        圖1 林區(qū)道路路側(cè)景觀類型

        2.2 基于駕駛員視覺的林區(qū)道路路側(cè)景觀信息要素分析

        在對林區(qū)道路全程路側(cè)景觀統(tǒng)計基礎上,考慮到駕駛員關(guān)注每類景觀的程度是有差異的,進一步對5 位駕駛員在實際駕駛過程中對于各種目標物注視的眼動數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析,綜合得出駕駛員對6 類路側(cè)景觀關(guān)注程度比值,如表1 所示。

        從表1 可以得出,駕駛員對路側(cè)景觀關(guān)注程度從大到小依次為橋梁、房屋、左側(cè)喬木林帶、右側(cè)喬木林帶、雙側(cè)喬木林帶和雙側(cè)灌木林帶。通過計算,駕駛員對3 種景觀性質(zhì)的關(guān)注程度分別為封閉式景觀5%,半封閉式景觀35%,開放式景觀占比為60%。

        表1 駕駛員對6 類路側(cè)景觀關(guān)注程度

        2.3 結(jié)果與討論

        基于以上結(jié)果分析,調(diào)查東北林區(qū)道路路側(cè)景觀類型占比最大的為雙側(cè)喬木林帶,而駕駛員對其關(guān)注程度是最低的,橋梁和房屋的占比最小,而駕駛員的關(guān)注程度最高;從景觀性質(zhì)來看,封閉式景觀占比最高,而駕駛員關(guān)注程度最低,開放式景觀占比最小,而駕駛員的關(guān)注程度最高。數(shù)據(jù)表明,林區(qū)道路路側(cè)景觀信息量化模型問題中,路側(cè)景觀基本要素為雙側(cè)喬木林帶、左側(cè)喬木林帶、右側(cè)喬木林帶、雙側(cè)灌木林帶、橋梁和房屋建筑;在以雙側(cè)高大喬木林帶為主的東北林區(qū)道路路側(cè)景觀環(huán)境下,駕駛員更多的關(guān)注突然出現(xiàn)的人文景觀或非林木景觀,對開放式景觀的關(guān)注程度較大,其次是半封閉式景觀,最少的為封閉式景觀。此研究結(jié)果得出,依據(jù)駕駛員視覺特性,在東北林區(qū)路側(cè)景觀設計時,應著重考慮開放式景觀和半封閉式景觀,減少封閉式景觀,增加景觀的異質(zhì)性,特別是適當增加非林木類型景觀,使駕駛員視覺與心生理狀態(tài)較為舒適。

        3 結(jié)論

        通過以上研究,得出本文結(jié)論如下:

        3.1 林區(qū)道路路側(cè)景觀類型可劃分為6 類,分別為雙側(cè)喬木林帶、左側(cè)喬木林帶、右側(cè)喬木林帶、雙側(cè)灌木林帶、橋梁和房屋建筑,主要以雙側(cè)喬木林帶為主,同時這6 類景觀可作為林區(qū)路側(cè)景觀量化模型中的基本要素。

        3.2 林區(qū)道路路側(cè)景觀性質(zhì)劃分為3 種類型,分別為封閉式景觀(48%)、半封閉式景觀(42%)和開放式景觀(10%)。駕駛員對開放式景觀(60%)的視覺關(guān)注程度最高,其次是半封閉式景觀(35%),而封閉式景觀(5%)最低。

        3.3 建議在以雙側(cè)高大喬木林帶為主的東北林區(qū)道路路側(cè)景觀環(huán)境下,路側(cè)景觀設計時,應著重考慮開放式景觀和半封閉式景觀,減少封閉式景觀,增加景觀的異質(zhì)性,特別是適當增加非林木類型景觀,使駕駛員視覺與心生理狀態(tài)較為舒適。

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