王立曉，劉晨，孫小慧

(新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院，烏魯木齊 830047)

地鐵作為現(xiàn)代城市公共交通運(yùn)輸發(fā)展中大運(yùn)量的出行方式，有效地緩解了城市交通擁堵，促進(jìn)了低碳出行。然而，由于地鐵站環(huán)境的特殊性，地鐵站內(nèi)的應(yīng)急疏散成為公共安全領(lǐng)域刻不容緩的重要課題[1-2]。根據(jù)Sime等[3]提出的人員響應(yīng)避難逃生時(shí)間模型，疏散主要分為感知、響應(yīng)、疏散行動(dòng)3個(gè)階段，而行人對(duì)突發(fā)事件的感知和響應(yīng)主要取決于對(duì)周?chē)h(huán)境的空間認(rèn)知，不同程度的空間認(rèn)知將生成不同的逃生方案，深刻影響應(yīng)急疏散時(shí)的個(gè)人行為決策[4-6]。因此，量化行人對(duì)地鐵站的空間認(rèn)知水平，對(duì)于更真實(shí)深入地研究行人應(yīng)急疏散的行為決策機(jī)理，減少應(yīng)急疏散過(guò)程中人員傷亡具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

已有研究表明，疏散人員的空間認(rèn)知對(duì)應(yīng)急疏散行為、疏散速度具有顯著影響，且現(xiàn)有的一些應(yīng)急疏散模型的行為決策體系中，也已引入疏散人員的空間認(rèn)知[7-15]。張立茂等[7]認(rèn)為疏散效率受疏散人員對(duì)地鐵站環(huán)境的熟悉程度等主觀因素影響；嚴(yán)瑾等[8]認(rèn)為疏散個(gè)體對(duì)自身安全性的認(rèn)知偏差可能導(dǎo)致其應(yīng)急疏散決策失誤，并提出疏散人員自身安全性影響因素包括對(duì)建筑物內(nèi)部熟悉程度的影響；邢志祥等[9]在研究中提出人員的環(huán)境熟悉程度對(duì)路徑選擇及疏散時(shí)間具有重要影響；李楓等[10]在研究中通過(guò)受訪者對(duì)地鐵各出口是否熟悉的調(diào)查反映個(gè)體空間認(rèn)知水平；李遜等[11]、李強(qiáng)等[12]指出可以通過(guò)是否了解空間布局、是否知道樓梯和出口位置、是否熟悉安全疏散路線等問(wèn)題定性描述疏散人員的空間認(rèn)知；羅凌燕等[13]通過(guò)被試者自評(píng)打分(1～5分，其中1分表示熟悉程度最低，5分表示熟悉程度最高)描述疏散人員的熟悉程度；李陽(yáng)等[14]在傳統(tǒng)的地場(chǎng)模型中引入環(huán)境熟悉度參數(shù)λ∈[0,1]，假設(shè)疏散過(guò)程中λ隨行人距出口距離的減小而線性增加；宋英華等[15]在行人疏散元胞自動(dòng)機(jī)模型中引入環(huán)境熟悉度參數(shù)σ，簡(jiǎn)單以σ分別取值0.2、0.4、0.6、0.8表示不同環(huán)境熟悉度的人群。然而，空間認(rèn)知是人類(lèi)理解、表示地理實(shí)體及其空間關(guān)系的復(fù)雜心理過(guò)程[16]，受諸多因素的影響。以上學(xué)者多采用定性分析，或僅以簡(jiǎn)單數(shù)值定量描述疏散人員的空間認(rèn)知水平，缺乏實(shí)際意義。

現(xiàn)有的空間認(rèn)知量化分析主要在城市尺度展開(kāi)[17-21]。Gale[17]應(yīng)用地圖學(xué)理論與技術(shù)對(duì)俄亥俄州哥倫布市進(jìn)行城市環(huán)境認(rèn)知研究；Lloyd等[18]運(yùn)用多維尺度法和歐幾里得回歸法研究分析3個(gè)社區(qū)被試者關(guān)于105組城市地標(biāo)的距離和方向認(rèn)知扭曲差異；薛露露等[19]以北京市為例進(jìn)行城市空間認(rèn)知分析，對(duì)比總結(jié)手繪草圖法和多維標(biāo)度法兩方法的異同；王茂軍等[20]運(yùn)用二維回歸法和標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法研究分析北京城市居民的空間認(rèn)知扭曲情況；何丹等[21]通過(guò)構(gòu)建面積偏差系數(shù)和中心偏差系數(shù)度量武漢、長(zhǎng)沙和南昌三市大學(xué)生對(duì)長(zhǎng)江中游城市群空間范圍的認(rèn)知地圖與規(guī)劃地圖的差異。部分學(xué)者以校園、公園為對(duì)象[16,21]。戴代新等[16]以魯迅公園為例，對(duì)城市歷史公園空間認(rèn)知進(jìn)行量化分析；王茂軍等[22]以首都師范大學(xué)和北京林業(yè)大學(xué)為例，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)方差橢圓法量化分析社區(qū)尺度上空間認(rèn)知扭曲，鮮有學(xué)者對(duì)行人的地鐵站空間認(rèn)知水平進(jìn)行量化研究。

為了使引入空間認(rèn)知水平的地鐵應(yīng)急疏散行為決策模型更符合真實(shí)情況，對(duì)行人的地鐵站空間認(rèn)知水平進(jìn)行量化分析，以上海世紀(jì)大道地鐵站為對(duì)象地，采用認(rèn)知地圖法量化表達(dá)被試者對(duì)該站的空間認(rèn)知水平，從空間要素的認(rèn)知數(shù)量和位置準(zhǔn)確度兩方面量化分析樣本總體認(rèn)知水平，并基于所得結(jié)果確定樣本個(gè)體認(rèn)知水平指標(biāo)，通過(guò)構(gòu)建二元Logistic模型，探索基于個(gè)人社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性的行人空間認(rèn)知水平差異。

1 理論介紹

認(rèn)知地圖是環(huán)境意象構(gòu)成要素、要素間的距離和方向信息最為完全的表現(xiàn)形式，通常以圖文等方式呈現(xiàn)，具有與地圖學(xué)地圖類(lèi)似的性質(zhì)[23]，能有效地對(duì)被試者空間認(rèn)知水平進(jìn)行圖形量化分析，是目前常用的空間認(rèn)知外化方法之一[24]，被廣泛用于空間認(rèn)知形態(tài)、空間意象要素構(gòu)成及空間導(dǎo)視系統(tǒng)優(yōu)化等方面研究[25-27]。

根據(jù)不同的研究目的，認(rèn)知地圖的調(diào)查方法也不盡相同。對(duì)于把握喜好、評(píng)價(jià)的研究主要運(yùn)用語(yǔ)義學(xué)解析法(semantic differential，SD)；對(duì)于把握人員空間認(rèn)知水平即對(duì)所處環(huán)境熟悉程度的研究，主要采用：①自由描繪法，要求被試者在白紙上自由繪制規(guī)定調(diào)查范圍內(nèi)所知道的空間要素；②限定描畫(huà)法，要求被試者在已標(biāo)記主要空間要素(如地區(qū)邊界線、干線道路)位置與形狀的圖中繪制其他要素；③圈域圖示法，要求被試者在比例尺適宜的圖中指出并繪制調(diào)查對(duì)象地的圈域或邊界點(diǎn)、分節(jié)點(diǎn)；④空間要素圖示法，要求被試者在詳細(xì)地圖中標(biāo)記所知道的全部空間要素(或僅標(biāo)記規(guī)定的空間要素)。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，自由描繪法能直觀綜合地表現(xiàn)被試者的空間意識(shí)，但易忽視微觀空間要素，且受被試者圖示能力的限制；限定描畫(huà)法雖能減少繪圖表現(xiàn)能力的影響，但能被量化的空間要素大大減少，不足以表現(xiàn)被試者認(rèn)知強(qiáng)弱；圈域圖示法僅用于調(diào)查比較單純的特定事物，且分析結(jié)論也較為簡(jiǎn)單；空間要素圖示法基本不受被試者繪圖能力的影響，且能正確把握被試者對(duì)空間要素的認(rèn)知位置分布，得到記憶率、認(rèn)知度、評(píng)價(jià)得分等形式的嚴(yán)密數(shù)據(jù)，易進(jìn)行定量化分析[28]。

為量化分析地鐵站尺度下的行人空間認(rèn)知水平，相較于以往的城市尺度研究，地鐵站由于空間區(qū)域相對(duì)較小且位于地下，內(nèi)部空間布局相似性高，無(wú)明顯的地面參照物，為降低被試者繪圖能力的影響，同時(shí)獲取直觀性數(shù)據(jù)以便于對(duì)行人地鐵空間認(rèn)知程度進(jìn)行定量化分析，故采用空間要素圖示法調(diào)查行人對(duì)站內(nèi)空間要素的認(rèn)知情況。

2 問(wèn)卷調(diào)查及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.1 問(wèn)卷設(shè)計(jì)及調(diào)查

為了調(diào)查行人的個(gè)人屬性和空間認(rèn)知能力，量化分析行人地鐵空間認(rèn)知水平及其影響因素，問(wèn)卷內(nèi)容包括個(gè)人屬性和認(rèn)知地圖兩部分。其中，個(gè)人屬性主要調(diào)查被試者的性別、年齡、職業(yè)、受教育程度、家庭年收入、到該站頻率；認(rèn)知地圖主要調(diào)查被試者對(duì)地鐵站各空間要素的位置認(rèn)知和整體空間認(rèn)知水平。調(diào)查地點(diǎn)選擇上海世紀(jì)大道地鐵站，因?yàn)樵撜緸榈罔F2號(hào)線、4號(hào)線、6號(hào)線、9號(hào)線的換乘站，空間體量大且內(nèi)部復(fù)雜，空間分布有一定的對(duì)稱(chēng)性，可以有效區(qū)分乘客的認(rèn)知情況，同時(shí)站內(nèi)客流量巨大，隨機(jī)抽樣可涉及到各類(lèi)人群。根據(jù)林奇在城市意象中提出的意象五要素(節(jié)點(diǎn)、地標(biāo)、區(qū)域、路徑、邊界)理論，并考慮相較于城市尺度，地鐵站空間區(qū)域較小，且采用要素空間圖示法調(diào)查，已事先提供該站邊界及內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)分布，故修正林奇的意象要素后，得到本研究的地鐵站空間要素：地鐵站出入口(E1～E4)、閘機(jī)(T1～T12)、扶樓梯(S1～S12)、服務(wù)臺(tái)(R1～R2)、洗手間(W1～W2)，具體如圖1所示。

圖1 世紀(jì)大道地鐵站地圖

問(wèn)卷調(diào)查采用隨機(jī)抽樣，因認(rèn)知地圖調(diào)查較費(fèi)時(shí)，為降低時(shí)間緊迫的影響，同時(shí)考慮被試者節(jié)假日心情放松能更有效地配合調(diào)查，故選擇十一國(guó)慶節(jié)假日在站內(nèi)進(jìn)行實(shí)地問(wèn)卷調(diào)查，以提高被試者的配合性和調(diào)查數(shù)據(jù)的有效性，委托專(zhuān)業(yè)調(diào)查公司實(shí)施調(diào)查。

2.2 樣本描述性統(tǒng)計(jì)

共回收有效問(wèn)卷110份。根據(jù)被試者的個(gè)人屬性對(duì)有效樣本進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，被試者中男性占比為42.7%，女性占比為57.3%，因該站鄰近世紀(jì)匯廣場(chǎng)和浦東世紀(jì)大都會(huì)，通常該類(lèi)商場(chǎng)購(gòu)物娛樂(lè)群體中女性比例較大，故該抽樣調(diào)查結(jié)果符合現(xiàn)實(shí)情況；被試者年齡主要集中于18～35歲，其次為36～60歲，共占76.4%，二者作為出行的主要人群，具有較強(qiáng)的代表性；教育水平為本科及以上的人數(shù)占樣本總數(shù)的60%，表明被試者教育水平普遍較高；家庭年收入8萬(wàn)以上的人數(shù)占比93.6%，符合上海市居民收入水平；每周到該站至少兩次的人群占比88.2%；同時(shí)，調(diào)查中涉及的職業(yè)較為全面。由此可見(jiàn)，本次調(diào)查樣本具有一定的代表性。

表1 調(diào)查樣本個(gè)人屬性統(tǒng)計(jì)

3 樣本總體空間認(rèn)知水平分析

考慮到是否都能有效繪制該站空間各要素，以及所繪制要素位置的準(zhǔn)確程度，均反映了樣本總體對(duì)各要素的認(rèn)知水平，故本研究引入要素有效認(rèn)知頻率CR和要素位置認(rèn)知準(zhǔn)確度LI兩項(xiàng)指標(biāo)，分別用于反映樣本總體對(duì)各要素的有效繪制數(shù)量和所繪制位置的準(zhǔn)確程度，并從這兩方面計(jì)算要素認(rèn)知水平得分T，量化分析樣本總體對(duì)空間各要素的認(rèn)知水平差異。

3.1 樣本總體空間認(rèn)知水平計(jì)算

要素認(rèn)知水平得分T是樣本總體對(duì)該站空間各要素認(rèn)知水平的量化，主要由要素有效認(rèn)知頻率CR和要素位置認(rèn)知準(zhǔn)確度LI兩指標(biāo)共同確定，且現(xiàn)階段認(rèn)為兩者作用程度相同，均賦予1/2權(quán)重。T值越大，行人對(duì)要素的認(rèn)知水平越高，其計(jì)算公式為

T=0.5CR×0.5LI

(1)

式(1)中：CR為樣本總體對(duì)各要素的有效認(rèn)知頻率，計(jì)算為被試者在其認(rèn)知地圖中繪制要素i的樣本量與總樣本量的比值；LI為樣本總體對(duì)各要素的位置認(rèn)知準(zhǔn)確度，其計(jì)算公式分別為

LI=|DI|LU

(2)

DI=1-Dc

(3)

(4)

(5)

3.2 樣本總體空間認(rèn)知水平結(jié)果分析

通過(guò)計(jì)算得到樣本總體對(duì)各要素的有效認(rèn)知頻率CR和位置認(rèn)知準(zhǔn)確度LI兩項(xiàng)指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示，然后運(yùn)用式(1)計(jì)算得到要素認(rèn)知水平得分T，為便于比較換算為總分100分，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。

圖3 各要素的T值統(tǒng)計(jì)

3.2.1 要素有效認(rèn)知率

由圖2的CR指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，出入口(均值0.93)、閘機(jī)(均值0.90)較高，扶樓梯(均值0.75)、服務(wù)臺(tái)(均值0.74)一般，洗手間(均值0.59)較低。原因在于本站出入口、閘機(jī)是乘客乘車(chē)必須經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)要素，故樣本總體對(duì)其有效認(rèn)知頻率較高；而作為服務(wù)設(shè)施的洗手間并非是乘客必須使用的要素，故樣本總體對(duì)其有效認(rèn)知頻率較低。

3.2.2 要素位置認(rèn)知準(zhǔn)確度

由圖2的LI指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，閘機(jī)(均值0.26)較高，出入口(均值0.13)、扶樓梯(均值0.14)一般，服務(wù)臺(tái)(均值0.05)、洗手間(均值0)較低。原因在于該站閘機(jī)主要以墻柱為參考點(diǎn)分別設(shè)置于2號(hào)線、4號(hào)線、9號(hào)線分區(qū)入口處，且乘客必須通過(guò)閘機(jī)方可前往站臺(tái)層乘車(chē)，故樣本總體對(duì)其位置認(rèn)知準(zhǔn)確度較高；而出入口雖是乘客必須經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)要素，但因在設(shè)計(jì)問(wèn)卷時(shí)為避免對(duì)被試者的引導(dǎo)，僅根據(jù)站廳層大致形狀繪制了認(rèn)知調(diào)查底圖外輪廓，沒(méi)有繪制更多參照點(diǎn)，多數(shù)乘客僅在站廳層四角標(biāo)注了的大概位置，而未能標(biāo)注其精確位置，故樣本總體對(duì)其位置認(rèn)知準(zhǔn)確度不高；服務(wù)臺(tái)和洗手間并非乘客乘車(chē)必須使用的要素，且洗手間僅設(shè)置在6號(hào)線站臺(tái)向北盡頭處，部分乘客將其認(rèn)知為向南盡頭處，造成樣本總體認(rèn)知分布較分散，故樣本總體對(duì)兩者的位置認(rèn)知準(zhǔn)確度較低。

圖2 各要素的CR值和LI值統(tǒng)計(jì)

由圖3的T指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，樣本總體對(duì)空間各要素的認(rèn)知水平具有顯著差異，閘機(jī)9得分最高為67.19分，洗手間2得分最低為29.09分。閘機(jī)和出入口是總體認(rèn)知水平較高的要素(除閘機(jī)7外均>50分)，原因在于兩者均為所有乘客乘車(chē)必須經(jīng)過(guò)的路線節(jié)點(diǎn)；其次是樓梯(除扶樓梯7/9外均>40分)；洗手間(<30分)和服務(wù)臺(tái)(<40分)的總體認(rèn)知水平較低，原因在于兩者并非所有乘客必須使用的服務(wù)設(shè)施。

4 樣本個(gè)體空間認(rèn)知分析

考慮到樣本個(gè)體的異質(zhì)性可能會(huì)導(dǎo)致其空間認(rèn)知差異，為探究樣本個(gè)體空間認(rèn)知水平差異及其影響因素，本研究引入行人認(rèn)知率，反映樣本個(gè)體認(rèn)知地圖的完整程度，量化其空間認(rèn)知水平；通過(guò)建立二元Logistic模型，分析個(gè)人社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性對(duì)樣本個(gè)體空間認(rèn)知水平的影響程度。

4.1 個(gè)體空間認(rèn)知水平量化分析

行人認(rèn)知率通常被定義為行人在其認(rèn)知地圖中繪制的要素?cái)?shù)M與給定要素總數(shù)N的比值，比值越高，表明行人繪制的要素?cái)?shù)越多，即認(rèn)知地圖越完整，空間認(rèn)知水平越高，故行人認(rèn)知率可用于反映認(rèn)知地圖的完整程度，量化個(gè)體空間認(rèn)知水平。

根據(jù)樣本總體空間認(rèn)知分析結(jié)果可知，樣本總體對(duì)各要素的認(rèn)知水平不同，因此通過(guò)對(duì)各要素賦予不同權(quán)重，計(jì)算樣本個(gè)體的行人認(rèn)知率的加權(quán)值(簡(jiǎn)稱(chēng)加權(quán)認(rèn)知率)，使分析結(jié)果更貼合實(shí)際。對(duì)于行人不常使用的服務(wù)臺(tái)、洗手間等服務(wù)類(lèi)要素，樣本總體的認(rèn)知水平較低，較少被試者能有效繪制，若能有效繪制該類(lèi)要素，表明個(gè)體空間認(rèn)知更好，故對(duì)這兩類(lèi)要素各賦予0.3權(quán)重；對(duì)于行人必須經(jīng)過(guò)的出入口、閘機(jī)等節(jié)點(diǎn)類(lèi)要素，樣本總體對(duì)其認(rèn)知水平較高，大多數(shù)被試者都能有效繪制，故對(duì)這兩類(lèi)要素各賦予0.1權(quán)重；樣本總體對(duì)扶樓梯的認(rèn)知水平一般，賦予0.2權(quán)重，則加權(quán)認(rèn)知率計(jì)算公式為

R=0.1ER+0.3RR+0.2SR+0.3WR+0.1TR

(6)

式(6)中：R為樣本個(gè)體的加權(quán)認(rèn)知率；ER、RR、SR、WR、TR分別為樣本個(gè)體對(duì)出入口、服務(wù)臺(tái)、扶樓梯、洗手間、閘機(jī)的認(rèn)知率，計(jì)算為相應(yīng)要素在樣本個(gè)體的認(rèn)知地圖中繪制數(shù)量與真實(shí)數(shù)量的比值。

通過(guò)計(jì)算得到的加權(quán)認(rèn)知率，將作為樣本個(gè)體的空間認(rèn)知水平量化結(jié)果被引入二元Logistic模型。

4.2 個(gè)體空間認(rèn)知水平影響因素分析

通過(guò)建立二元Logistic模型，探究個(gè)人社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性對(duì)個(gè)體空間認(rèn)知水平的影響程度。二元Logistic模型表達(dá)式為

(7)

式(7)中：α為回歸方程截距；β為回歸系數(shù)；P為預(yù)測(cè)事件Y發(fā)生的概率；Xi為被試者的個(gè)人屬性；Y為被試者的空間認(rèn)知水平。

由于二元Logistic模型的因變量Y為二分類(lèi)變量，故運(yùn)用四分法將加權(quán)認(rèn)知率進(jìn)行二值分類(lèi)，得到樣本個(gè)體空間認(rèn)知水平作為模型因變量，其中Y=0表示空間認(rèn)知水平高，Y=1表示空間認(rèn)知水平低；并將問(wèn)卷調(diào)查收集到的行人個(gè)人屬性作為自變量，主要包括性別，年齡，受教育程度，家庭年收入，到該站頻率，其設(shè)置如表2所示。二元logistic模型的回歸結(jié)果如表3所示。

表2 Logistic回歸模型自變量設(shè)置

由表3可知，該模型的模型系數(shù)混合檢驗(yàn)結(jié)果為0.01小于0.05，霍斯默-萊梅肖檢驗(yàn)結(jié)果為0.969遠(yuǎn)大于0.05，表明該模型有統(tǒng)計(jì)意義且擬合效果較好。通過(guò)影響因素分析發(fā)現(xiàn)，樣本個(gè)體空間認(rèn)知水平的顯著影響因子為家庭年收入與到該站頻率，二者均通過(guò)0.05顯著性水平檢驗(yàn)，其影響程度為：相較于家庭年收入25萬(wàn)元以上的人群，0～15萬(wàn)元和15～25萬(wàn)元人群的空間認(rèn)知水平更低，分別是25萬(wàn)元以上人群認(rèn)知率的0.266和0.178倍，可能在于收入越高的人群對(duì)空間信息接收能力越強(qiáng)，其空間認(rèn)知水平越高；相較于幾乎每天來(lái)的人群，其他兩水平人群的空間認(rèn)知水平更低，分別是幾乎每天來(lái)的人群認(rèn)知率的0.139和0.328倍，可能在于行人到該站頻率越高，對(duì)環(huán)境越熟悉，空間認(rèn)知水平越高。

表3 模型結(jié)果

5 結(jié)論

運(yùn)用認(rèn)知地圖法和二元Logistic模型對(duì)行人地鐵空間認(rèn)知水平進(jìn)行了深度探究，不僅量化了樣本總體對(duì)空間各要素的認(rèn)知水平，也量化了樣本個(gè)體的空間認(rèn)知水平及個(gè)人社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性對(duì)其影響程度。得出如下結(jié)論。

(1)樣本總體對(duì)乘車(chē)必須使用要素的認(rèn)知水平較高，對(duì)乘車(chē)非必須使用要素的認(rèn)知水平較低；家庭年收入與到該站頻率對(duì)樣本個(gè)體的空間認(rèn)知水平具有顯著正影響。

(2)研究結(jié)果可為地鐵站空間布局設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，即對(duì)洗手間、服務(wù)臺(tái)等乘車(chē)非必須使用要素設(shè)置更引人注目的指引性標(biāo)志，以提高乘客對(duì)其認(rèn)知水平；亦可為地鐵應(yīng)急疏散行為決策研究提供新的研究視角，可將量化的空間認(rèn)知水平引入行人應(yīng)急疏散的行為決策模型，更真實(shí)地反應(yīng)實(shí)際情況。

(3)僅分析了個(gè)人社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性的影響，今后的研究可考慮分析其他可能影響行人地鐵空間認(rèn)知水平的環(huán)境因素。