李華蓉 ，李天童 ，陳 濤

（重慶交通大學土木工程學院, 重慶 400074）

隨著經(jīng)濟技術的快速發(fā)展，建筑場館面積越來越大，結構越來越復雜，導致人們在室內場館活動時容易迷失方向，室內位置服務的需求日益增加. 近幾年來，基于位置服務的室內地圖應用急劇增長，但隨著應用的深入，室內地圖的局限性逐步凸顯. 首要問題是室內空間與室外空間差異性顯著，許多要素是室內空間所特有的，無法延用室外要素的選擇準則，導致目前室內地圖要素選取無據(jù)可循，室內地圖呈現(xiàn)的內容多于用戶的需求[1-4]. 因此，從空間認知理論出發(fā)充分理解空間認知特點，按用戶需求來實現(xiàn)空間要素的選取，是解決該問題的途徑. 目前，許多學者對這一問題進行了研究，國外方面：Haq的研究組討論建筑對于用戶的運動和定向以及認知的影響[5]；Radoczky[6]在其書中分析指出，室內地圖若按照傳統(tǒng)室外地圖的設計原則，雖然可能較好地表現(xiàn)室內環(huán)境，但是缺少了3D室內地圖的可視化效果；Nossum[7]受到地鐵線路地圖的啟示，在其文章中提出了一種新的室內地圖，這種室內地圖可以將傳統(tǒng)的2D室內地圖和新興的3D室內地圖結合在一張圖上，這樣在反映建筑物室內結構環(huán)境的同時還具有更好的視覺可視化效果；H?lscher等[8]認為在空間分析技術（如空間句法）中需要參考垂直性，并主張調查個體間的差異，即在心理上整合建筑物中不同樓層間認知地圖的能力. 國內方面：張?zhí)m等[9]提出了室內空間認知的兩個方面分別為室內空間本身的特點對認知的影響和用戶自身認知的影響，指出當時的室內地圖設計缺乏對室內空間認知研究；應申等[10]從空間認知角度，以人們對空間定位、邊界的首要需求出發(fā)，進行室內要素的建模選擇與表達，使室內地圖更符合人們的空間認知；楊飛等[11]從位置地圖入手，分析了位置地圖的特點和服務模式，并詳細解讀了位置地圖空間認知過程，指出了位置地圖空間認知的特點. 綜上所述，國內外學者對空間認知理論進行了研究，并取得了一系列成果. 目前，要解決的問題是哪些室內要素要表達在地圖上，哪些是可以舍去的.

由地圖信息傳輸模型（如圖1所示）可知：在信息傳輸過程中影響信息傳輸?shù)囊蛩胤浅６郲12-14]. 基于制圖者角度對室內地圖的認知研究較多，而缺乏從用戶角度出發(fā)的認知研究，尤其是對用戶需求的分析較少[15-18]. 換句話說，用戶需要的或者用戶認為重要的要素才應該呈現(xiàn)在地圖上. 那么，從用戶的角度出發(fā)，研究室內要素重要性的影響因素就顯得尤為重要. 因此，本文基于空間認知理論采用心理行為實驗法對室內空間重要性影響因素進行探究，以此來解決室內地圖內容多于用戶需求的矛盾.

圖1 地圖信息傳輸模型Fig. 1 Map information transmission model

1 探究試驗

從地圖信息傳輸模型可以看出，影響用戶認知的因素眾多，如用戶的知識經(jīng)驗、能力特長、外界條件等. 考察地圖要素重要性影響因素限定在要素自身特點上，基于空間認知理論采用心理行為實驗法，在兩個不同的商場中開展試驗，對試驗結果分析提取關鍵要素的共性，提出影響因素的初步假設. 隨后進行驗證實驗，最終確定要素重要性劃分的影響因素.

1.1 被試人員與室內空間的選擇

為了在探究試驗過程中實現(xiàn)影響因素限定在要素自身特點上，需要對被試群體提出特殊要求：年齡上要相同或在同一區(qū)間、性別比例相同、群體空間認知能力相當、且對試驗場所具有相同的熟知程度. 結合本校雙校區(qū)辦學（本科一、二年級在新校區(qū)，進入三年級后返回校本部）、校區(qū)間相距較遠的情況，且試驗在新學年開學初進行，多數(shù)學生還沒前往過附近商場. 選取在校測繪及材料專業(yè)的大三本科生作為被試人員，年齡集中在19～21歲，分組時控制組間男女性別比例相同；試驗場地選擇位于學校附近的協(xié)信星光時代廣場和萬達廣場，距離學校5 km輕軌交通可直達，并且兩個商場內部結構復雜程度、要素分布密度大致相同.

1.2 被試人員同質化分組試驗

試驗采用美國普渡大學的空間認知能力測試題目（mental cutting test，MCT）進行被試人員的空間認知能力測試，試題包含25道題目，每題4分、共100分，限時30 min，采取課堂集中測試的形式進行，測試題中還收集了被試人員的性別、年齡和商場熟悉程度等信息. 測試對象為測繪專業(yè)本科三年級共計91名學生，對測試結果進行統(tǒng)計，排除去過商場和不認真作答的學生共計9人，剩余測試對象82人，其中男生58人、女生24人. 對被試人員的空間認知測試分數(shù)進行統(tǒng)計分析，全面考慮各種影響因素進行同質化分組.

試驗將通過不同商場的組間試驗結果對比探究影響室內空間要素重要性影響因素，因此必須保證各組間的空間認知能力相同，對各組測試人員的性別、年齡和個體空間認知差異進行同質化處理. 剩余的82名測試人員中，有48人的年齡為20歲，年齡平均數(shù)為20.4歲，整體年齡波動不大. 分組方案以測試人員空間認知能力測試分數(shù)為主要參考指標，保證組間整體空間認知能力測試得分均值相同、并進行方差齊性檢驗，控制男女比例相同、年齡分布相近.

將剩余的82名測試人員的空間認知測試分數(shù)按照從高到低進行排列，以4為周期進行順序分割和S型縱向排列分為4組，使得每組的測試分數(shù)均值和方差初步一致. 然后調整使每組女生都為6人，最后通過個體間微調使各組測試得分的均值盡可能相同或相近，所有調整都遵循得分相近交換原則. 最終確定為每組20人，其中男生12人、女生6人，另外2人作為替補測試人員.

利用SPSS 25.0軟件進行方差齊性檢驗，將組別作為因子、測試分數(shù)作為因變量錄入數(shù)據(jù)，利用軟件分析工具進行檢驗. 提出原假設H0 （H0：各組間方差相等），SPSS方差齊性檢驗通過Levene統(tǒng)計量（L）和顯著性水平（P）的數(shù)值評定各組間的方差齊性. 定義F(?)為F檢驗函數(shù)，df1為齊性方差檢驗中自變量數(shù)目（m），df2為齊性方差檢驗自由度，df2=n?m? 1，其中n為案例數(shù)，當 L≥F(df1,df2)時，則P≤0.05，拒絕原假設，認為各組間的方差不完全相等；當L＜F(df1,df2)時，則P＞0.05，不拒絕原假設，表明各組間總體測試成績方差相同. 方差齊性檢驗的數(shù)據(jù)描述信息和檢驗結果如表1和表2所示. 由表1可知各組測試得分均值相近. 表2本檢驗中，m= 3，n= 80，則df1=3，df2= 80 ? 3 ? 1 = 76. 檢驗過程中，分別選擇基于平均數(shù)、中位數(shù)、剪除后平均值（去掉最大值和最小值計算的平均值）的組內均值計算方式計算Levene統(tǒng)計量. 由于本文df1恒為3，df2為60～120，結合F檢驗臨界值表（顯著度水平：a=0.050）查詢對應F值，F(xiàn)(3,60)和F(3,120)分別為2.76和2.68，又因為相同df1的F值隨df2的增加而減少，因此在不同檢驗量下，Levene統(tǒng)計量L＜F(df1,df2)，P= 0.999＞0.050，故不拒絕原假設H0，表明各組間的空間認知能力測試成績總體方差相同.

表1 各組測試分數(shù)方差齊性檢驗描述信息Tab. 1 Descriptive information for homogeneity of variance test of scores for each group 分

表2 各組測試分數(shù)方差齊性檢驗結果Tab. 2 Test results of homogeneity of variance test of scores for each group

1.3 試驗的實施

試驗將通過在不透露試驗內容的情況下帶領被試人員通過指定室內空間，在終點告知測試人員盡可能的回憶行走過程中看到的室內空間要素并進行記錄，被試的回憶過程即是對空間進行認知的過程.南坪萬達廣場和協(xié)信星光時代廣場都屬于多樓層結構，并且某些樓層為某類商品專賣樓層，本次試驗應選擇包含要素類型廣泛的樓層以獲取更多要素信息，兩商場的試驗路徑長度相近且較為合適. 經(jīng)過實地考察確定選擇南坪萬達廣場的LG （對應百度地圖B2樓層）和B1 （對應百度地圖B3樓層）樓層，這兩層聯(lián)通了萬達的兩個場館，輕軌于南坪站1號出口可直接進入. 協(xié)信星光時代廣場選擇F1和F2樓層，輕軌于南坪站5號出口經(jīng)過一段地下商業(yè)街后可進入商場內，并且商業(yè)街也屬于試驗場地. 試驗中，樓層間通過自動扶梯連接，在具體路徑選擇時保證視野盡可能寬廣，使測試人員看到更多的要素信息，并且適當設置轉角、通過多通道口等增加路徑復雜程度.

兩商場的試驗同時進行，第1、2組試驗場地為萬達廣場，第3、4組為協(xié)信星光時代廣場，試驗結束之前不能向測試人員透露與試驗內容相關的信息，但應將測試人員的關注點適當?shù)匚绞覂瓤臻g要素上去，兩商場中試驗組織人員的講解和相關說明保持一致. 到達終點后，集合測試人員，發(fā)放事先準備好的記錄本和簽字筆，讓測試人員盡量回憶剛剛通過室內商場時所看到的要素信息并記錄在本子上，說明信息包括所有的商品、餐飲和娛樂等店鋪及品牌信息，讓大家各自獨立認真填寫、不要參考他人的結果. 將記錄要素信息的紙張撕下進行分組收集.

在試驗結束后收集并統(tǒng)計所有被試記錄紙，整理匯總后進行實地考察再次確認，明確所有要素的名稱，刪除試驗區(qū)域內不存在（如廣告宣傳牌上的品牌要素）或者不屬于興趣要素的信息，從信息總體和具體要素兩個層面進行分析. 如表3統(tǒng)計結果所示，在萬達廣場中，第1組共回憶了42種240人次的有效要素信息，第2組信息數(shù)為46種246人次，其中共同回憶要素37種，在第1組中為216人次，在第二組中為224人次；協(xié)信星光廣場中，第3組共回憶了47種273人次的要素信息，第4組共回憶了53種285人次的要素信息，其中共同回憶要素45種，在第3組中為270人次，在第4組中為264人次.

表3 被試回憶要素總量統(tǒng)計表Tab. 3 Statistics of total recalling elements

本試驗主要為共性探究，因此最終選擇了至少被各組30%的人所回憶的要素進行分析，其中萬達廣場第1組為18種要素、第2組為17種要素（如表4所示），協(xié)信星光廣場第3組為21種要素、第4組為23種要素（如表5所示）.

表4 萬達廣場被試回憶要素信息統(tǒng)計Tab. 4 Information statistics of participants recalling elements in Wanda Plaza

表5 協(xié)信星光廣場被試回憶要素信息統(tǒng)計Tab. 5 Information statistics of participants recalling elements in Starlight Place

由表4、5可知：在相同的室內商場中，各組所回憶的要素都非常相近，并且隨著回憶人次的增加更加明顯，要素的數(shù)量梯度排列基本一致. 在萬達廣場中，回憶人次10以上的要素在第1組中為6種，都包含于第2組的7種之中，兩組前3種要素相同且排列順序一致. 協(xié)信星光廣場中，兩組的前兩種要素相同且排列順序一致，其它要素的分布也基本相近.

2 試驗結果分析及驗證

2.1 試驗結果分析

由上述試驗分析可知，在相同試驗商場中，不同測試小組回憶的要素個數(shù)和人次總數(shù)都非常相近，共同要素超過各組回憶總數(shù)的80%，共同要素的回憶人次超過各組總計人次的90%，并且組間要素和各要素的回憶人次也基本一致. 因此，可以進一步證實組間空間認知能力相同，同時認為測試人員在進行空間認知時選取關鍵要素的原則、或者影響要素重要性劃分的評定因素是相同或相似的. 另一方面，不同室內空間回憶要素的種類和回憶人次總數(shù)具有明顯差異，但是如Adidas、Nike、安踏、Puma、萊得快等共同擁有的品牌都被劃分為關鍵要素，表明要素的重要性劃分與室內空間的布局和要素自身的屬性都有密切聯(lián)系.

經(jīng)現(xiàn)場考察后，發(fā)現(xiàn)表4和表5中62%的要素都位于商場的通道轉角、多通道口、電梯口或出入口處，并且基本上都是大家所熟悉的知名品牌. 此外，在試驗結束后與測試人員的交流中發(fā)現(xiàn)要素的相對規(guī)模、獨特性、熟悉程度（曾購買、使用或接觸過相應的品牌要素）對于能否回憶起相應的要素產生了影響. 通過以上分析認為：要素重要性是要素的空間位置分布、知名度、相對規(guī)模和獨特性共同作用的結果. 要素的個體熟悉程度因人而異、不作深入研究，并且品牌知名度被認為是某一要素群體熟悉程度的表征.

2.2 試驗結果驗證

通過控制空間認知能力相同、分組進行不同室內空間的關鍵要素劃分試驗，證明了用戶在進行空間認知時劃分要素重要性的評定指標具有一致性，同時表明要素的室內空間位置分布、知名度、相對規(guī)模和獨特性是影響其重要性劃分的主要因素. 為進一步驗證該結論，同時對室內空間的要素進行更加準確的劃分，將增加測試人數(shù)集中在協(xié)信星光時代廣場的相同試驗區(qū)域進行要素重要性劃分試驗，試驗的基本實施過程與前文試驗相同.

試驗收集了有效要素信息78種、共計1 262人次，回憶人次至少為總人數(shù)5%的51種要素信息如表6所示，同時通過實地調查還統(tǒng)計了各要素的知名度、空間位置、要素是否獨特、相對規(guī)模大小情況.其中要素知名度采用量化的形式進行劃分，將每個要素的知名度由低到高分為1至10分，通過網(wǎng)絡調查問卷面向所有測試人員進行評分、并求取平均值，最終收集118名測試人員的有效評分數(shù)據(jù)對所有要素進行了知名度劃分；空間位置分布被細化為通常、通道轉角、多通道口、電梯口和出入口，其中電梯口為商場中各樓層間的縱向連接通道，包括升降電梯和自動扶梯以及常用的樓梯，出入口指離開商場的通道口,多為平面橫向上兩個類別空間或建筑物之間的連接通道，遵循從整體到局部的認知規(guī)律，外部連接出入口權重大于內部通道口，內部多通道口包括轉角；要素是否具有獨特性以要素名稱、裝飾和內容的表征決定；相對規(guī)模在此處包括兩層含義，“相對”是相對所在商場中的其它要素而言，規(guī)模指室內用戶視覺上感受到的要素“面積”大小和范圍，此處將其分為大、中、小3個量級. 然后，將要素影響因素進行分級后量化（見表7），其中空間位置分為為0～4級；相對規(guī)模根據(jù)其大小分為0～2級；如果要素具有獨特性，其量化為1級，反之量化為0級. 最后，使用統(tǒng)計學中自然間斷法統(tǒng)計方法，以回憶要素人次為研究對象將要素分為4級.

表7 要素影響因素分級量化Tab. 7 Influential factor classification and quantification

結合表5進行分析，第1次試驗兩組回憶人次超過30%的要素均包含于第2次試驗收集的要素中，并且相同要素的人次占比和排列順序基本一致，兩次試驗回憶人次最多的10個要素中有9個相同、另外兩個不同的回憶要素人次排名也在12名以內.第1次試驗兩組共計回憶要素55種，明顯少于第2次試驗，但是第2次試驗的回憶要素人次相對集中、超過總人數(shù)30%的要素僅為17種，表明隨著測試樣本量的增加，試驗結果更加顯著和穩(wěn)定. 綜合分析可知：通過上述試驗所劃分的要素重要性梯度具有代表性，能夠表征測試人員在空間認知過程中對不同要素的需求差異，是遵循認知規(guī)律的準確劃分結果.

進一步分析表6，以要素知名度順序遞增為橫坐標、回憶人次為縱坐標繪制變化折線圖如圖2（a）所示，同時以三次多項式曲線擬合其變化趨勢. 由圖2（a）可知：回憶要素人次與知名度總體變化呈正相關性，但部分要素的起伏、波動較大；回憶要素人次明顯突增的要素Westlink (4.2,29)、熱風 (4.4,30)、Puma (5.7,43)、一點點 (5.3,44)、無印良品 (6.2,59)、屈臣氏 (6.3,67)和Adidas (7.8,89)中，Puma和無印良品均處于商場多通道口處，其它要素處于商場出入口處；Adidas、屈臣氏、Puma和熱風的相對規(guī)模都為中，Westlink的相對規(guī)模為大，一點點要素具有名稱獨特性. 回憶人次驟降的要素ANTA kid (5.1,7)、周黑鴨 (6.4,19)和華為 (7.1,19)中，除周黑鴨在名稱上具有獨特性外，其余要素影響因素屬性均為“通?！? 為進一步研究要素空間位置、獨特性和相對規(guī)模的影響，制作了3個影響因素分別隨回憶要素人次增加的散點圖（見圖2（b）～（d）），由圖可知：存在回憶人次較少的要素比回憶人次較多的要素其影響因素量化等級更低的趨勢，但因樣本量有限趨勢并不顯著. 由上述分析可知，要素知名度與回憶人次整體為正相關關系，空間位置分布、要素獨特性和相對規(guī)模與回憶人次無明顯正相關關系，但要素知名度、空間位置分布、獨特性和相對規(guī)模共同作用要素的重要性，空間位置分布、獨特性和相對規(guī)模的具體影響程度有待后續(xù)研究.

圖2 室內空間要素影響因素隨回憶要素人次變化的分析Fig. 2 Analysis of influential factors for indoor space elements varying with number of participants recalling elements

表6 協(xié)信星光廣場被試回憶要素及影響因素信息統(tǒng)計Tab. 6 Information statistics of participants recalling elements and influential factors in Starlight Place

3 結 論

基于空間認知理論采用心理行為實驗法對室內空間要素重要性影響因素開展探究試驗，最終提取出影響室內空間要素重要性劃分的因素為：要素知名度、空間位置分布、要素獨特性和相對規(guī)模. 本次探究試驗是以用戶為出發(fā)點，局限于要素自身特點，探究室內空間中用戶需求要素的共性. 通過選取具有劃分要素重要性的表征，加以驗證后確定為空間要素重要性影響因素. 整個試驗過程嚴謹、試驗結果可靠性高，達到預期試驗探究目的. 但基于空間要素重要性劃分研究而言，未研究4個影響因素的語義化、數(shù)學關系和判別模型，須后續(xù)完善研究.