高校學生校園空間活動和認知交互研究

高 鵬，陳玲玲，宋朝偉

（1.阜陽職業技術學院生化工程系，安徽 阜陽236037；2.阜陽師范大學歷史文化與旅游學院，安徽阜陽236037）

地理環境認知和空間行為的交互影響是人地關系研究至關重要的環節。環境認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境認知[1]。空間認知方面，申思等通過認知地圖調查，從設施空間位置變化研究了使用者認知變形[2]；李娜從設施名稱、出現頻率、位置變化研究了沈陽市渾南新區居民城市空間意向變異[3]；曾武等以認知地圖為基礎，采用空間句法分析了中小城鎮居民的空間認知形態[4]；張春暉等通過認知地圖調查，研究了游客的目的地空間認知序列[5]。空間活動方面，陳義勇統計社區居民公共空間活動量并以此分析社區空間設施布局和功能問題[6]；冷紅等研究居民空間活動特征，分析了空間設施空間規劃問題[7]；北京大學行為地理研究小組對居民的通勤行為、消費活動、休閑娛樂的空間特征做了系統分析與研究[8-9]。空間認知與活動交互方面，張捷通過認知地圖、活動路徑調查研究了地形認知與空間行為的交互關系[10]；蔣志杰等研究了中小尺度游憩環境認知與空間行為的交互關系[11]。本文試圖通過GIS插值技術、SPSS回歸分析技術，以阜陽職業技術學院為例，對空間活動和認知進行定量測度，進一步探究小尺度環境下，居民空間活動與認知空間分布規律及內在聯系，并為區域規劃、教育方案的制定提供參考。

1 數據采集與處理

阜陽職業技術學院位于安徽省阜陽市，占地約27 hm2，現有在校生10 000余人，男女生比例為4∶6，學校內各項設施齊全，承載了學生學習、生活、娛樂休閑等各項活動，校園設施使用率高。

（1）工作底圖繪制。本次研究調查分為校園認知調查和校園活動調查。從阜陽職業技術學院總務處獲取了學校地形圖（cad電子版），使用cad軟件提取校園邊界、道路、河流、校園設施等要素并做分層存儲，存儲格式為dwg，使用ARCGIS軟件將各要素dwg文件轉換為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，一些新建的校園設施、道路缺少，研究人員使用全站儀對缺少要素進行補測和繪圖并保存為shape文件，使用ARCGIS空間配準工具（Spatial Adjustment）將原要素圖形和補測要素圖形統一空間位置，保證各類要素空間位置的準確性。利用ARCGIS對各要素圖層進行疊加、地圖符號化、標注、增加圖例和調查說明、布局、隱藏校園設施要素等，建立認知調查底圖；以認知調查底圖為基礎更改調查說明，并增加校園設施，形成校園活動調查底圖。

（2）數據調查。調查對象為全校在校學生，調查方式采用隨機調查，分兩個階段。第一階段為探索式調查，主要目的是發現調查過程中存在的問題，針對問題優化調查方式。經過第一階段調查，調查底圖修正得更清晰易懂，調查人員的引導能力得到鍛煉，數據有效率明顯提升。第二階段為正式調查階段，先進行認知調查，內容包括在校園認知調查底圖上認為正確的位置繪制校園設施，標記設施名稱，描述設施主要功能及內部分布、主要使用人群、樓層數等信息；然后進行活動頻率調查，內容包括在校園活動調查底圖各設施上標記周平均到訪次數、學生校園活動路徑。研究共調查200位同學，經過數據篩選，共有179份調查數據有效。

（3）數據統計與處理。對校園認知調查數據進行整理，并建立EXCEL數據表，統計計算出整個樣本校園各設施上圖數、位置正確數、名稱正確數。設施內部情況分為內部功能分布、使用人群、樓層數3個方面，通過特爾菲打分法確定其占比分別為0.5、0.3、0.2，對照每個學生描述的設施內部情況進行定量打分，得到每個學生對各設施內部情況的了解分值，并統計出整個樣本各設施平均內部了解率。通過特爾斐打分法確定上圖率、位置正確率、名稱正確率、內部了解率4個因子的權重分別為0.2、0.2、0.2、0.4，測算出校園各設施學生綜合認知水平fp=fc×0.2+fl×0.2+fn×0.2+fi×0.4，式中，fc為設施上圖率，fl為設施位置正確率，fn為名稱正確率，fi為設施內部了解率。對校園活動調查數據進行整理，并建立EXCEL數據表。計算出整個樣本校園各設施平均活動率fAI=fai/famax，其中，fai為某設施的學生周均到訪次數，famax為所有設施中學生周均到訪次數最大值，fAI∈[0,1] ，具體如表1所示。

表1 校園部分設施綜合認知和活動頻率表

2 數據分析

2.1 學生校園活動強度分析

應用ARCGIS軟件kriging插值模型，以調查統計得到的校園各設施活動頻率為源數據，單元格大小為5 m×5 m，插值反演得到學生校園空間活動強度柵格圖，并按照活動強度值[0,0.34）、[0.34,0.67）、[0.67,1.0]依次分為高、中、低三個級別，如圖1所示。從校園活動強度空間分布上看，高、中、低三個級別面積分別為5.80 hm2、8.69 hm2、6.34 hm2，分別占校區面積比重為28%、42%、30%，中強度活動區域最廣，其校園活動強度分值整體呈正態分布。學生校園空間活動強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，活動頻率越低；而本案調查的各類學生活動開展路徑基本都是以宿舍為起點，向各區域發散，距離越近，路徑線重疊越多；距離越遠，路徑線越單一，這與空間強度整體變化一致。從校園設施功能分類上看，學生生活區都是高頻率活動區；運動休閑區中，籃球場、網球場是高頻率活動區，而操場因為其半開放性質，為中頻率活動區。教學A、C樓是主教學樓，在學生日常學習中起到極其重要的作用，學生活動頻率高，從而在中頻率區范圍內產生了孤島效應；B樓主要是學生會活動場所和個別院系辦公室，D樓主要是報告廳和廣播站，這兩處設施活動人群相對縮小，綜合活動強度中等。實驗樓中，生化樓和建筑樓主要為生化系和建筑系學生實訓場所，這兩系學生最少，整體活動頻率低；醫護樓雖距離宿舍區較遠但醫護類學生數量多，活動頻率中等；校辦公樓、大禮堂、教工宿舍等設施與學生相關度小，使用頻率低；圖書館距離宿舍區遠，且屬于自發型活動設施，學生自主學習積極性不高，使用頻率低。總體來說，校園設施功能、區域空間距離對學生校園活動強度都有影響，若能合理布局校園設施對于提高學生校園活動頻率，促進學生發展很有意義。

圖1 學生校園空間活動強度圖

2.2 學生校園空間認知強度分析

應用ARCGIS 軟件kriging 插值模型，以調查統計得到的各校園設施綜合認知水平為源數據，采用5 m×5 m單元格，插值反演得到學生校園空間認知強度柵格圖，同樣按照[0,0.34）、[0.34,0.67）、[0.67,1.0]區間劃分三級，如圖2所示。學生空間認知整體變化趨勢同活動空間相似，亦呈西高東低、距宿舍區近認知強度高、個別設施周圍形成孤島等現象。學生空間認知高強度區位于校園西部，主要有宿舍區、主教學區、運動區及食堂。宿舍區、食堂為學生主要生活區，活動頻率高、時間長，其認知強度基本在90以上；籃球場、足球場等運動區距離宿舍較近且是學生上課的必經區域，同時學生使用率也較高，這些區域的認知分值為80～90；主教學樓（A、B、C、D樓）為學生上課的主要場所，強制性活動特征明顯且活動頻率高，其認知強度高，分值為73～80；綜合樓、醫護樓雖距宿舍遠，但其有一定強制性活動且使用人群較多，認知強度分值為67～73。學生空間認知中等強度區域主要包括各系實訓樓及圖書館。各實訓樓雖有一定強制性活動，但學生使用頻率不高且主動性活動較少，故認知強度一般。圖書館主要依靠學生主動性活動，由于圖書館距離學生宿舍遠，且學生讀書積極性低，其認知強度一般。學生認知強度低區域主要包括教工宿舍區、宋園及生化樓。教工宿舍與學生相關性小，宋園和生化樓使用人群少，故這些區域學生認知度很低。

圖2 學生校園空間認知強度圖

2.3 學生校園空間認知強度與活動強度交互分析

對比學生空間認知強度和活動強度圖，發現學生認知強度各級別相對于活動強度各級整體向南、向東推移。高強度認知區位于校園西部，包含全部的高強度活動區和約68%的中強度活動區，總面積為11.7 hm2，活動強度值45 以上的區域基本都實現了高強度認知。中強度認知區位于校園中東部，包含32%的中強度活動區和56%的低強度活動區，總面積為6.32 hm2，低強度活動區中16分以上的區域基本實現了中強度認知。低強度認知區位于校園最東側，僅覆蓋低強度活動區的44%，計2.81 hm2。與活動強度各級區域面積占比不同，學生認知強度呈明顯倒金字塔型分布。

為進一步說明活動強度和認知強度的交互關系，研究從活動強度圖和認知強度圖中均勻采集大量象元數據對，利用SPSS軟件建立活動強度數值和認知強度數值的回歸分析模型，如圖3所示。

學生校園活動強度和認知強度存在相關系數為0.963 3的一元三次函數關系。該函數為凸性曲線，活動強度為0～90時，認知強度高于活動強度；當活動強度在90以上時，兩者才基本持平。從活動效力上來看，當活動強度值位于0～20時，認知強度增長最快，活動效力最高，平均約2.0；當活動強度位于20～60時，活動效力平均約為1.0；當活動強度位于60以上時，認知強度增長較慢，活動效力平均約0.6。這說明隨著活動強度的增強，認知強度增長由易變難。從圖3中可以進一步看到，活動強度值為16，認知強度值即能達到34；活動強度值為45，認知強度值即能達到67；且認知強度值大于67時，圖中像元點最為密集。這充分說明各級認知強度區相對于同級活動強度區有擴張的現象，且高認知區域面積較中、低認知區要大得多，這與圖2反映現象相一致。

圖3 學生校園空間認知強度（y）與活動強度（x）函數關系

3 結 論

通過研究學生校園活動強度與認知強度空間分布及交互關系，得到結論如下：

（1）學生校園活動基本都是從生活區發起，區域活動強度明顯受到活動空間距離和設施功能的影響，且呈正態分布。學生活動強度空間變化整體趨勢：自生活區向外延伸，活動強度由強變弱，在距離生活區較遠區域，若某設施功能對學生影響較大，其活動強度要高于周邊區域，易產生孤島效應。各級活動強度區域大小呈橄欖型分布，即中級區域大，高、低級區域小。

（2）學生校園活動強度空間分布總體上反映了學生校園活動特征，對于自發型為主的設施，其活動開展路徑距離直接影響著設施使用率，而強制型為主的設施受活動距離影響相對較小。合理布局校園設施對于正確引導學生開展有益活動具有重要意義。校園認知強度空間分布整體趨勢與活動強度相似，且都存在孤島效應。相對于各級活動強度區，高認知強度區域外擴，低認知強度區域內縮，學生各級認知強度區域大小呈明顯倒金字塔型分布，認知強度級別越高，區域面積越大。

（3）活動頻率和認知強度存在一元三次函數關系，本案中兩者的相關性高達0.963 3。從活動效力值來看，低活動值，活動效力高；高活動值，活動效力低，但整體都高于1.0。學生開展活動所帶來的認知強度整體上高于其活動值。