曹伊潔，蕭冰

（上海交通大學，上海 200240）

一、城市公共空間導示系統(tǒng)概述

（一）城市導示系統(tǒng)設計的研究價值

導示系統(tǒng)是能引導城市居民和游客更快找到正確方向、到達目的地的空間信息載體。隨著公共空間的發(fā)展、交通系統(tǒng)的發(fā)展，環(huán)境結(jié)構越來越復雜，人民對于環(huán)境信息的獲取需求也越來越高，所以導向系統(tǒng)是城市必須要具備的基礎設施。

從社會價值上看，完善的導示系統(tǒng)更能反映城市的文明程度和科學有效的管理水平，提高城市空間利用率；而它的經(jīng)濟價值在于提高人們尋路的效率，同時也提高了整座城市的流通和運轉(zhuǎn)效率；導示系統(tǒng)中的視覺元素的運用則能夠展現(xiàn)城市獨特的文化和特色，具有文化價值和美學價值?？梢哉f一套完整的導示系統(tǒng)就是城市的無形資產(chǎn)，彰顯城市形象。

隨著技術發(fā)展，GPS技術在某種意義上取代了城市街道的導示，但是GPS無法精確地定位和識別公共空間里的小目的地，當人們位于醫(yī)院、公園等公共空間內(nèi)部的時候，更習慣于利用導示系統(tǒng)而非GPS。所以導示系統(tǒng)有著GPS技術無可代替的性質(zhì)。而在未來，隨著人們居住、活動的空間不斷擴展，以及縱向的地下城市空間建設，對于導示系統(tǒng)的研究將會一直持續(xù)下去，以適應新的空間環(huán)境和城市發(fā)展。

（二）通用性——導示系統(tǒng)的設計趨勢

1.通用設計概念

通用性設計又稱為全民設計，在國內(nèi)也稱為無障礙設計，它的設計理念是：如何能被殘疾者所使用，也能被所有人使用。隨著城市基礎設置的逐漸完備，關于導示系統(tǒng)中圖形、文字、色彩的設計方法以及整個系統(tǒng)規(guī)劃的研究也已成熟，有許多優(yōu)秀的導示系統(tǒng)已經(jīng)被成功運用在城市公共空間中，但在導示系統(tǒng)的通用性設計上更多的還停留在實驗研究階段，實例運用則較少。

2.通用性設計的普適性及重要性

據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的世界殘疾報告中的數(shù)據(jù)顯示，全球估計有超過10億人或者15%的世界人口帶有某種形式的殘疾。這個數(shù)字在近些年有上升的趨勢，世界衛(wèi)生組織呼吁人們要加強對殘疾人的關注。

對于殘疾人來說，四肢殘疾的人可以通過工具來輔助移動，在獲取導示信息方面與正常人水平相同，而對于有視覺以及認知障礙的人來說，他們無法像正常人一樣閱讀或理解導示信息，這種情況導致他們無法進入許多公共空間，無法使用公共交通，難以融入當?shù)厣鐓^(qū)，缺乏與社會的交流，往往還會導致心理上的疾病。在許多關于通用設計的研究中都提到了這一問題，比如弗拉基米爾等學者在關于通用性設計的研究背景中就對這一窘境進行了闡述，他認為無法獲得平等信息對視障人群來說是問題關鍵，馬斯頓·詹姆斯·R和雷金納德·G·高雷奇調(diào)查發(fā)現(xiàn)視障人士在進行活動和旅行時對于導示系統(tǒng)有著強烈的需求，而這種需求也需要得到尊重。在目前的研究中，主要是針對有視覺以及認知障礙的兩類人群進行設計，以增強他們獨立尋路的能力。

對于普通人來說，情緒波動、壓力以及疲勞都會影響我們的認知能力，沒戴眼鏡的近視人群難以辨認導向標識，年紀大了以后視力和認知也會下降。許多人的一生中總會遇到一些身體上的損傷，而通用性設計也是為了滿足更大的群體和情境的需求，其研究的重要性不言而喻。

>圖1 盲文導向標識

>圖2 低視覺模擬目鏡（visual impairment goggles）佩戴效果

二、導示系統(tǒng)的通用性設計研究趨勢

（一）針對視覺障礙人群的導示系統(tǒng)研究

視覺障礙包括色弱、色盲、白內(nèi)障等等有視覺缺陷的人，對于沒有完全喪失視覺的人，通過導示標識的圖形、顏色對比等方面的特殊設計就可以幫助他們識別環(huán)境中的標識。而盲人的尋路問題無法通過視覺上的設計來解決。盲人尋路問題往往可以分成避障和尋路，避障指的是在不撞到物體或絆倒的情況下移動，往往是通過手杖或者導盲犬進行輔助；而尋路是指在對當前位置和航向保持實時了解的同時，從一個地方到另一個地方路線規(guī)劃的全局問題，與避障相比，盲人對于方向的感知和判斷比較困難，尋路的容錯率更低，所以導示系統(tǒng)必須是可靠的，才能發(fā)揮作用。

最開始被提出的導視系統(tǒng)方式是運用觸覺感知的盲道以及盲文標志（圖1），但是部分視障者并未學習過盲文，即使是能夠閱讀盲文的人也很難在空曠的公共空間中自己通過摸索找到盲文標志的位置，而盲道只能讓盲人避免障礙物或走出人行道，無法提供更多空間信息。如何讓視覺障礙人群能夠更及時詳細地獲取周圍的空間信息，更自由地選擇自己的步行路線和目的地成為了該領域研究的主要方向，即延長使用者的感知范圍，所以研究者紛紛將目光投向了無線技術。

無線射頻識別（RFID）技術是近幾年被提議以及研究最多的，并且已經(jīng)有所應用。RFID技術無需識別系統(tǒng)與目標之間建立機械或者光學接觸，而是通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，這項技術已經(jīng)發(fā)展了幾十年，在醫(yī)療環(huán)境、圖書館、供應鏈等產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有所應用，但是在導示系統(tǒng)的研究中無疑還是新穎、沒有被完全開發(fā)和應用的。近年來，大部分研究都將目光放在了穿戴型設備上，大衛(wèi)·帕里、黑茲爾·詹寧斯四位學者就在論文中提出可以將RFID技術與衣物相結(jié)合，將導示信息快速地反饋給視障人士。威利斯·S和埃拉爾·S則在他們的研究中提出了一種基于RFID的信息網(wǎng)格系統(tǒng)——在用戶周圍的環(huán)境中加入發(fā)射器作為導向提示，并在鞋子上安裝RFID接收器，再通過手杖中的藍牙作為中介，將導示內(nèi)容通過語音形式反饋到手機中。位于意大利北部的蒙貝洛就將該技術應用在了廣場步行道的導示系統(tǒng)中，設計者在步行道上植入了數(shù)千枚標簽，通過手杖頂部的天線激活RFID芯片后，芯片就會通過無線射頻將信號反饋給智能手機，再通過與手機連接的藍牙耳機將位置與環(huán)境信息傳遞給視障人士。同樣的，椎津百合子及其他三位日本學者則研發(fā)一種可以幫助視障人士的白色手杖，他們的設計更為簡練，將信息接收和反饋機制都濃縮在了手杖中，這個智能手杖能夠感知步行線路上的彩色導航線，通過振動，引導用戶沿著導航線走，也能感知地標點上的RFID標簽并發(fā)出語音提示用戶。相較于穿戴型設備，手杖的好處在于大部分的殘障人士已經(jīng)熟悉它的使用方法，能夠更迅速地掌握。

隨著人工智能的發(fā)展，有學者選擇將智能機器人作為載體，弗拉基米爾與他的研究團隊認為有一些研究中的穿戴型設備會增加用戶的物理負載，于是他們將RFID接收器安裝在移動機器人上，這個叫RG的機器人能夠感知環(huán)境中的RFID傳感器，并且通過語音告知用戶，但是學者大衛(wèi)·帕里認為機器人系統(tǒng)過于昂貴并且在應用上受到限制，而外放的聲音的音量難以掌控，容易受環(huán)境噪音影響，或者本身變成一種噪音。所以入耳式的聲音信息傳遞或許更適用于多種環(huán)境。

數(shù)字簽名系統(tǒng)（DSS）也在許多研究中被提到，DSS是可以使用機器視覺來檢測和識別距離約3米內(nèi)的特定標簽，搭配IGS（室內(nèi)導航系統(tǒng)）提供的建筑布局和物理特性信息的空間數(shù)據(jù)庫，通過一個裝有紅外發(fā)射器、紅外探測器和攝像機的產(chǎn)品就能夠探測到DSS標簽并反饋給使用者。在戈登·E·萊格的研究以及B·S·詹的研究報告中都運用到了這一技術，但是DSS的局限性在于它適用于較小的室內(nèi)環(huán)境。

還有的研究中選擇利用手機以及其自帶的攝像功能進行導示，因為手機作為一種主流消費品，具有技術成熟、便宜、便攜、多功能的特點，也不需要進行產(chǎn)品外觀設計。詹姆斯·考夫蘭和羅伯特設計了能夠被手機攝像頭捕捉到的色彩標簽系統(tǒng)，并進行了評估，但是他們發(fā)現(xiàn)由于用戶持有手機時會產(chǎn)生運動模糊以及角度偏差，這些問題影響了機器的讀取和翻譯速度，所以他們的設計目前并不能提高視障人士尋路的效率，尤其對于完全失去視覺的用戶來說，幾乎是不可能實現(xiàn)的。

遠程紅外語音信號系統(tǒng)（RIAS），如威廉·克蘭德爾及其研究團隊就提供了基于遠程紅外音響信號的交通信號系統(tǒng)，馬斯頓·詹姆斯·R通過研究認為RIAS可以為視覺障礙者提供更快、更安全、更自信和更獨立的旅行。以OCR（光學字符識別）等技術進行的設計研究，并且都通過實驗研究確定其在技術上的可實現(xiàn)性。但是比起目前成熟研究和應用實例的RFID技術，還需要經(jīng)過更長久的研究過程才能確定其在場景中的適用性。

（二）老年人及認知障礙人群相關研究

世界正在進入老齡化階段，而中國人口老齡化進程要遠遠快于很多中低收入和高收入國家，在未來的25年里，中國60歲及以上老年人在全人口中的構成比預計將增加一倍以上，將從2010年的12.4%增長到2040年的28%。多篇研究都表明，隨著人們年齡的增長，尋路變得更加困難，與年齡相關的視力、運動，尤其是認知能力的降低可能會影響個人尋路的能力，阿爾茨海默?。ˋD）大部分發(fā)生在老年人身上，超過三分之一的患有阿爾茨海默病（AD）的人在之前的研究中被發(fā)現(xiàn)同時患有視覺空間定向障礙，這直接抑制了他們到達目的地的能力，即使在熟悉的環(huán)境下也有這種情況。

菲利普斯、沃爾福德、霍基等學者在研究中呼吁人們關注老年人尋路困難的問題，大量相關文獻已經(jīng)開始探索在智能家居中為患有認知缺陷如阿爾茨海默氏癥、創(chuàng)傷性腦損傷、腦癱、智力遲鈍和精神分裂癥等認知障礙的人提供與生活相關的技術支持。

除了在家居環(huán)境中，在社區(qū)及城市公共空間中也應該得到關注，增加認知障礙的患者生活的獨立性，同時也可以降低家庭、社會的壓力。

目前收集的文獻中主要研究運用兩種方式對導示系統(tǒng)進行設計以針對認知障礙人群，一種是針對導示系統(tǒng)中的符號、圖形、色彩進行改進，學者巴特希恩在研究中發(fā)現(xiàn)認知障礙患者在尋找途徑時也會有意識關注標志，尤其是導向中的顏色和圖形信息，但他們的記憶力較差，無法依賴記憶進行尋路，這更體現(xiàn)了導示系統(tǒng)的存在對于認知障礙患者尋路的重要性，加強符號以及圖形的可見性，能讓患者快速從環(huán)境中獲取導示信息無疑是研究重點，盧卡·奇安與另外兩位學者發(fā)現(xiàn)具有動勢效果的符號、圖形能讓人更容易注意到，而強烈的色彩對比也能夠起到同樣的效果。戴維·馬爾克斯等五位學者經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)要幫助老年人在社區(qū)中尋路，除了強化地標性建筑，清晰、系統(tǒng)和持續(xù)有效的導示系統(tǒng)設計也非常重要。Gharaveis等人發(fā)現(xiàn)，采光是支持老年人尋路活動的重要環(huán)境因素，可以考慮利用燈光設計進行導示。納馬齊則發(fā)現(xiàn)老年人在尋路時傾向于俯視地面，路標應放在老年人的視野范圍內(nèi)。

RFID技術同樣也被運用到了這類研究中，研究學者認為形成視覺以外的反饋機制能夠更好地喚醒認知缺陷者的感知能力，研究結(jié)果也表明RFID網(wǎng)絡能夠提高認知障礙人群尋路的準確度，同時成本也較低。

三、虛擬實驗趨勢

相較于傳統(tǒng)的視覺導示系統(tǒng)，針對殘障人士的導示裝置在分布和規(guī)劃設計上要考慮更多，由于受眾人群較為特殊的原因，對于他們來說，尋路的容錯率比普通人更低，所以相關研究需要經(jīng)過更多的調(diào)查和實驗。

為了提高實驗效率，有的研究者開始將虛擬現(xiàn)實、視覺模擬等技術手段運用在導示系統(tǒng)設計的實驗和評估中，如學者JB Rousek和MS Hallbeck讓被試者佩戴低視覺模擬目鏡（圖2）模擬視覺障礙人士進行實驗研究，分析醫(yī)院導示系統(tǒng)中通用性設計的缺陷；Christian 貝克爾等四位學者開發(fā)了一個基于游戲引擎Unity 4的多主體系統(tǒng)，來模擬人尋路時對標志的感知；維拉爾·E則運用了虛擬現(xiàn)實技術，以在有限空間內(nèi)模擬更大的場景，評估兩種不同形態(tài)的導示標志對人尋路認知的影響。

虛擬實驗的方式可以更大程度提高研究效率，節(jié)約成本，在未來或?qū)⒊蔀橹匾膶嶒炑芯糠绞剑翘摂M實驗是否能夠達到與實地一樣的研究效果，還有待進一步考證。

結(jié)論

未來導示系統(tǒng)的反饋機制將不再僅僅停留在對文字、色彩、標志的視覺感知上，研究者開始利用以RFID為代表的無線技術，讓導示系統(tǒng)脫離單純的視覺感知，向多維度感知——如聽覺、觸覺方向發(fā)展，以適應不同需求的人群。這也意味著導示系統(tǒng)的載體可以脫離平面形態(tài)，與更多設備結(jié)合，呈現(xiàn)多樣化形態(tài)?；跀?shù)字化生態(tài)系統(tǒng)的平面導示、智能穿戴與智能家居相結(jié)合的方式或許將成為未來空間導示設計的一個趨勢。無需視覺接觸，也能感知到空間信息。這樣的結(jié)合不僅能夠為特殊人群提供更可靠的導向，也能在一定程度上提高普通人的尋路效率。