基于情緒測量實驗的黟縣屏山村旅游情境感知研究

朱萌，張云彬，王悅，郭嫚麗，陳靜媛

1.安徽農業大學林學與園林學院，合肥 230036； 2.華中科技大學建筑與城市規劃學院，武漢 430074

游客對旅游情境的感知是旅游體驗與評價的重要基礎[1]，在鄉村振興的背景下，鄉村旅游情境感知研究相關成果逐漸豐富。從研究方法上來看，旅游情境研究通常利用心理學的游客問卷、訪談[2-4]和“認知-行為”[5-6]等方法。近期出現了2種較為新穎的方法，一種是利用大數據技術對諸如旅游門戶網站上的游客評價、游記和社交軟件中的相關記錄的文本或圖像信息進行數據挖掘，從而判斷游客對旅游情境的評價[7-9]；另一種方法是利用心率(heart rate,HR)[10]、皮膚電反應(galvanic skin response,GSR)[10]、面部肌電(electromyogram,EMG)[11]等生理信號，通過實時收集游客在旅游過程中發生的生理信號，判斷游客的實時情緒，了解游客在旅游情境中的具體感知。

在上述方法中，傳統的問卷及訪談方法已經發展成熟，優點主要體現在研究者通過設置具有針對性的問題可以直接得到關于感知與評價的數據，而其缺點主要在于問卷和訪談過程中使用的心理量表中普遍存在的“感覺閾限(sensory threshold)”問題[12]。如經常在問卷中使用的語義(semantic differential,SD)量表，不同受訪者對語義標準的理解可能完全不同，即使是同一人在不同情境填寫的問卷標準也可能會產生較大差異，所以在數據的一致性上存在缺陷。而文本情緒識別方法是通過大數據對旅游情境的“畫像”，主要使用與旅游地點相關的自媒體文本數據來描述游客對旅游情境評價，其優點是可以利用現有豐富的大數據資源，并能根據數據的更新做到動態跟蹤旅游情境變化，但其主要缺點在于不同游客群體對網絡相關軟件使用的習慣不一致，導致旅游情境數據“畫像”的缺失。此外，上述方法適用于旅游目的地的整體分析，空間研究粒度(grain)較大，很難針對目的地內部的不同情境做出客觀和精細的評價。

情緒作為人對情境感知和體驗后的直接產物，在情境感知研究中，通過生理信號的情緒測量可以建立對人主觀感受的“客觀反映”，并在連續型生理信號數據基礎上建立其他方法無法完成的細粒度(fine-grained)情境實時感知結果，是一種更直接的研究方式。基于此，針對傳統村落的旅游情境感知與空間可感知要素之間的關系問題，本研究設計一種基于生理信號測量的游客情境感知實驗，通過可穿戴設備實時接收生理信號并計算，找出游客情緒高喚醒的熱點區域。再結合問卷對旅游情境中的空間要素進行評價，得到旅游情境情緒喚醒特征與空間要素分布特征，為不斷優化游客體驗提供空間決策與實施依據。

1 材料與方法

1.1 基于游客感知的傳統村落情境分析框架

1)旅游情境與旅游吸引物要素。旅游情境是旅游活動中旅游主體與空間客體互動后產生的心理環境，包括可與游客產生物理環境和行為環境[13]。在旅游情境中，對游客感知產生作用的除了某種單體旅游資源，而且還可以來自于綜合環境氛圍，其中具備審美體驗的旅游對象則具有重要影響[5]。根據旅游目的地類型，旅游情境可再具體分為自然景觀情境、歷史文化情境、鄉土情境、休閑游憩情境、新奇情境[14-15]等。

在對旅游情境空間感知要素的劃分中，目前使用較多的是“旅游吸引物”概念[16]。任何對游客產生旅游動機的客體都可被認為是“吸引物”，主要通過景觀、文化等心理效應[17]和行為需求等對游客產生吸引作用，所以吸引物要素包含內容較為廣泛，既包括觀賞風景名勝、建構筑物、自然風光等[18]，也包括購物、制作特產、參與活動等互動性活動，還包括尋路、問詢等必要性活動。結合這3種主要活動，可以將旅游情境中的空間要素分為景觀、服務設施和表演活動[19-20]等方面。在相關實證研究中吸引物的空間要素已被證明會對游客心理、行為產生顯著影響，并且在旅游情境中相關空間要素感知越強烈，游客情感越積極[21]。

2)建立傳統村落情境感知分析框架。傳統村落既具有一般鄉村的自然性、地域性，又具備獨特的歷史遺存性和文化代表性[6]，也是鄉村旅游的重要目的地。根據前述旅游情境分類，確定本次主要考察的旅游情境分為自然景觀情境、歷史文化情境、鄉土生活情境3類，并根據“旅游吸引物”要素的分類，建立觀賞類、信息指索類、體驗類3類共7個吸引物空間要素的分析框架(表1)。其中，觀賞類感知要素為具有清晰、明確和一定審美價值的歷史人文或自然風光景觀，從感知角度出發，分為近景、遠景和具備特定旅游情感或意象的特殊構筑物。信息指索類感知要素主要為旅客提供旅游目的地的相關介紹、指示、指引等功能的空間要素，主要包含指示設施、特色招牌。體驗類主要是指游客可以參與或能產生互動的空間要素，包括傳統生產、生活場景展示和民俗活動、特色旅游產品制作等活動。

表1 旅游情境的吸引物空間要素分類 Table 1 Classification of attraction spatial elements in tourism situation

1.2 情境中的情緒喚醒與表征機制

1)情緒與情境感知。情緒被認為是人對客觀事物與自身需要之間關系的態度體驗，是由某種外在的刺激或內在的身體狀況作用而引起[22]，屬于一種短暫而強烈且具有情景性的感情反應，如憤怒、恐懼、狂喜等[23]。而情緒的產生則是建立在對外界環境評估的基礎上[22]，可視為人對當下情境在感知和體驗上的積極或消極評價，相比于問卷和訪談，這種評價方式更為客觀，同時可用于細粒度環境的實時感知研究。

2)情緒喚醒的產生機制。情緒是一種混合現象，由主觀體驗、外部表現和生理喚醒(physical arousal)組成，該觀點目前已被普遍接受[24]。主觀體驗是指個體對不同情緒狀態的自我感受，外部表現主要指人對相應情緒表現出不同表情等外部行為，而生理喚醒則是情緒帶來的生理反應[25]。通過神經認知學科的探索，發現由自主神經系統(autonomic nervous system,ANS)中的交感神經(sympathetic nervous system,SNS)與副交感神經(parasympathetic nervous system,PNS)之間的拮抗反應是情緒生理喚醒產生的主要機制[22]。在日常生活中，交感神經系統(SNS)負責引起機體興奮，而副交感神經系統(PNS)負責引起抑制作用，在由環境刺激產生的情緒體驗中，隨著外界刺激的變化，交感神經和副交感神經交替產生拮抗作用，繼而出現生理喚醒的變化[26](圖1)。

圖1 情緒生理喚醒的產生機制Fig.1 Physiological arousal mechanism of emotion

3)基于皮膚電信號的情緒喚醒表征。人體泌汗也是受到自主神經系統(ANS)控制的生理活動。在外界情境刺激下產生的交感與副交感神經系統拮抗作用中[27]，體表分泌的汗液也會隨著情緒的變化產生即時變化，可以通過衡量體表微弱電流變化的皮膚電反應(GSR)偵測。為了找出情緒的較強喚醒區域，可對GSR進行高通濾波，得到皮膚電導反應(skin conductance response,SCR)。SCR在皮電反應圖中表現為一個瞬時的、較快的波動，代表由情境刺激引發的喚醒狀態[28](圖2)，SCR值變化頻率越劇烈，代表情緒波動越激烈，那么在一個具體的情境中，SCR則能表征人在情境中遭遇某種具體刺激產生的實時情緒“喚醒”程度(圖3)。

圖2 情緒測量實驗中的GSR(A)與SCR(B)曲線Fig.2 GSR(A) and SCR(B) curves in the emotion measurement experiment

圖3 基于皮電信號變化表征的情緒喚醒Fig.3 Emotional arousal based on changes in galvanic skin response

1.3 實驗設計

1)實驗框架。本次研究對象屏山村位于安徽省黃山市黟縣宏村鎮內，因其周邊山形如屏風而得名。屏山村具有1 100余年歷史，是國家歷史文化名村，其旅游特色與徽州其他地區傳統村落相似，同時兼備人文景觀資源和自然景觀資源[29]，并且村中依然保留較為濃厚的生活氛圍。實驗首先確定能展示不同旅游情境的旅游路徑作為實驗路徑，并從游客中招募合適人員作為實驗被試人員。在實地漫游實驗中同步采集被試人員的GSR信號與GPS信號，并在生理信號數據計算和驗證后，與GPS信號融合，建立被試人員情緒喚醒熱點分布地圖，通過GIS中的空間核密度分析方法，得到被試人員情緒喚醒區域分布。再結合傳統村落旅游情境感知分析框架(表1)，邀請被試人員對不同情緒喚醒區域中的吸引物空間要素進行評判，建立情緒喚醒區域的空間要素分布，最終找出引起被試人員情緒變化的空間要素原因(圖4)。

圖4 實驗框架Fig.4 Experimental framework

2)實驗路徑選擇。結合旅游情境分類與屏山村空間特色分布現狀，以貫穿全村的吉陽溪為基礎展開實驗路徑。路徑從南向北以木制水車景點為起點至下橋亭，是以展示屏山山水風貌為主的自然景觀情境段(長度約260 m)；自下橋亭向東分別經過玉蘭庭、舒繡文故居到上橋亭，是以人文景點集中展示的歷史文化情境段(長度約340 m)；自上橋亭向北至先生酒吧，為村中旅店、旅游商店和民居等公共生活較為集中的鄉土生活情境段(長度約300 m)。全部實驗路徑全長約為900 m，步行用時約15 min(圖5)。

圖5 實驗路徑圖Fig.5 Experimental path

3)被試人員招募與實驗過程。屏山村因其交通便利、特色突出、消費適中，已成為全國知名的高校美術寫生基地[30]，2018年黟縣接待寫生學生43萬人次,其中屏山村占到11萬人次[31]，游客人群中寫生學生比例超過70%[32]。因此，被試人員從在屏山進行美術實習的外地高校學生中招募，招募者皆為首次來到屏山村，共招募28名被試者，其中男性11名，女性17名，平均年齡19歲(SD=2.8)(表2)。被試人員于2021年5月初抵達屏山村，實驗時間安排在被試人員來到屏山村的第2天，每天分為2個時間批次，實驗持續4 d。上午時間為09：00-11：30，下午時間為14:30-17:30。實驗之前，告知被試人員是參與一項與空間環境感知的調研，并與被試人員簽署知情同意書。為了減弱情境分段順序對實驗產生的誤差并提高實驗效率，依據實驗心理學中組間設計的相關原理[33]，被試人員被隨機編入2組，分別從實驗路徑的南、北起點單獨出發，完成漫游實驗。

表2 被試人員分組表 Table 2 Experiment participants group

4)實驗設備。實驗設備主要包含可穿戴生理信號記錄裝置和GPS定位裝置。可穿戴生理信號記錄裝置選用的是EQUIVITAL公司生產的EQ02可穿戴動態生命體征監測儀，該儀器由可調節的肩帶、SEM模塊和皮電電極片組成(圖6)，整體質量不到200 g，對常見的室外活動干擾很小。實驗前，在被試人員左手手掌處貼上電極片用于采集皮膚電信號數據，并根據步行速度，將生理信號采集頻率設為2 Hz。實時定位通過在實驗手機上安裝“兩步路”APP實現，此APP可以實時記錄被試人員空間位置，并可以導出時空路徑。

圖6 被試人員佩戴實驗裝備情形Fig.6 The situation of participant wearing experimental equipment

1.4 數據處理

1)計算被試人員喚醒總峰值發生率。為比較不同被試人員在實驗過程中的總喚醒程度，首先進行被試人員喚醒總峰值發生率計算。被試人數集N=[1,2,3,...,28]；每位被試人員實驗時長集:T=[t1,t2,t3,...,t28]；假設第n個被試人員實驗時長tn內的第i個SCR值為X，第i-1個SCR值為Xi-1，第i+1個SCR值為Xi+1，當X滿足X≥Xi-1∩X≥Xi+1要求時，X則為波峰。對第n個被試人員在tn中產生的SCR特征值波峰總數xn進行統計，得到喚醒總峰值發生率pn。

(1)

pn值越高代表被試人員在實驗過程中發生喚醒的整體幅度越高。為了便于比較不同被試人員的喚醒程度，再對P=[p1,p2,p3,……,p28]進行歸一化處理。

(2)

得到第n位被試人員的標準化喚醒總峰值發生率pcn。而此次實驗中，所有被試人員的標準化喚醒總峰值發生率集合Pc=[pc1,pc2,pc3……,pc28]。

2)統計檢驗。通過獨立樣本t檢驗的方法對隨機方向和性別數據進行檢驗，檢驗方向或性別是否會對實驗數據產生顯著影響。如果通過檢驗，則可以進行下一步研究；如果因為方向或者性別對數據結果產生的影響，分析其具體原因，提出改進策略。

3)建立情緒喚醒熱力梯度地圖。①計算被試人員喚醒周期峰值發生率。計算被試人員喚醒周期峰值發生率的目的是為了找出每位被試人員在實驗過程中喚醒程度發生最高點的時間。根據成人步行速率、非特異性波動發生周期與信號采集頻率，確定每個統計單位周期時長為1 min。而信號收集頻率為2 Hz，所以每個統計周期產生120組SCR特征值，根據峰值發生率檢測公式，假設第n位被試人員在第j個統計周期內峰值發生總數為yj，那么，第n個被試人員在第j統計周期內喚醒峰值發生率qnj。

(3)

則該被試人員在所有統計周期產生的峰值喚醒集Qn=[qn1,qn2,qn3……,qnj]，而所有被試人員產生的峰值喚醒集為Q=[Q1,Q2,Q3,……,Q28]。

②建立情緒喚醒熱點地圖。在第n個被試人員的喚醒周期峰值喚醒率集合Qn中取前5名，結合這些點的GPS數據并標注在地圖上，建立被試人員情緒喚醒熱點空間分布。

③進行核密度計算。核密度分析是空間分析中運用最廣泛的非參數估計模型[34]，通過核密度分析可以直觀地體現出被試人員情緒喚醒熱點的空間分布差異。對被試人員情緒喚醒熱點集合Q使用概率估算函數的方法進行核密度分析，數學表達式如下：

(4)

K0(t)根據本次樣本數量采用高斯核函數(Gaussian)；h為帶寬，即平滑轉換參數，基于本次實驗的感知尺度與信號測量頻率誤差，經反復調整對比，最終定為10 m；n為空間熱點的個數。popi為給定的權重字段，由公式(1)計算可知，每位被試人員的情緒喚醒值的大小是存在差異的，所以對pn進行標準化處理，將歸一化的結果賦于popi；計算后最終形成情緒喚醒熱力梯度圖。

2 結果與分析

2.1 喚醒總峰值發生率

實驗中的第24、26、27號3位被試人員因皮電片脫落未能完成實驗，最終共獲得25份被試人員的皮膚電數據，經EQUIVITAL自帶分析軟件檢測有效。計算后得出被試人員喚醒總峰值發生率(表3)。

表3 喚醒總峰值發生率計算結果 Table 3 Calculation results of the total peak occurrence rate of arousal

2.2 統計檢驗

1)方向影響檢驗。對實驗方向進行備擇假設，假設H0為N與S起點的被試人員喚醒總峰值發生率沒有顯著性差異；H1為N與S起點的被試人員喚醒總峰值發生率具有顯著性差異。首先對樣本數據進行正態性檢驗。因為實驗樣本數在3～50，Shapiro-Wilk(S-W)檢驗結果說明數據符合正態分布(P>0.05)。再對樣本數據進行獨立樣本t檢驗，列文方差相等性檢驗的顯著性小于0.05，說明數據拒絕方差齊性，看未假設方差齊性的雙尾顯著性結果，H0(P>0.05)不能拒絕原假設，說明不同起點的被試喚醒總峰值發生率沒有顯著性差異，即不同起點對實驗結果沒有顯著影響。

2)性別影響檢驗。性別組檢驗主要檢驗對男女性別在情緒喚醒程度上的差異，與上組檢驗方法相同，檢驗過程不再贅述，檢驗結果顯示性別對實驗沒有產生顯著性影響。

2.3 游客喚醒熱力梯度空間分布

完成驗證后，根據不同被試人員情緒喚醒發生的具體時間，結合同步采集的GPS信息，建立由25名被試人員產生的125個情緒喚醒熱點的空間分布(圖7A)。再依據核密度計算，建立被試人員情緒喚醒熱力梯度分布(圖7B)。由圖7B可以看出，被試人員在沿實驗路徑漫游過程中，共形成A～H共8個情緒高喚醒區域，根據熱力的可視化效果可分為中度、較高、高度和極高4個喚醒程度，而這8個高喚醒區域具備不同的喚醒程度(表4)。

2.4 旅游情境與情緒高喚醒區域分布

結合實驗路徑中的旅游情境分段(圖5)與情緒喚醒程度(圖7B)，對A～H點進行劃分，形成情緒喚醒區域情境分布與喚醒程度分級表(表4)。由表4可知，不同旅游情境中的游客情緒喚醒區域數量存在較大差異，自然景觀情境中最少；而歷史文化情境中最多；鄉土生活情境則位于兩者之間。同時發現本次實驗中對游客吸引程度最高的區域E處(圖8)，正好位于歷史文化情境與鄉土生活情境兩段結合處，從空間分布上看，E與D、F結合，三者共同形成1條高喚醒區域軸。

圖7 被試人員情緒喚醒熱點空間分布(A)和熱力梯度空間分布(B)Fig.7 Spatial distribution of emotional arousal hot spots (A) and spatial distribution of emotional arousalthermal gradient (B) of experimental participants

表4 情緒喚醒區域情境分布與喚醒程度分級 Table 4 Situational distribution of emotional arousal regions and classification of arousal degrees

A:E處場景圖 Scene image at E; B:A處場景圖 Scene image at A; C:G處場景圖 Scene image at G.圖8 不同喚醒區域場景圖Fig.8 Scene image of different arousal areas

2.5 旅游情境與吸引物要素分布

根據旅游情境的吸引物要素分類(表1)制作問卷，邀請被試人員對A～H處引起情緒喚醒的吸引物要素進行選擇。再對每個區域被選出的所有吸引物要素求和，并統計每個要素在該處中出現的頻率，建立情境喚醒評價與吸引物要素描述(表5)。

表5 屏山村情境喚醒區域與吸引物要素描述 Table 5 Description of situational arousal area and attraction elements in Pingshan village %

3 討 論

3.1 傳統村落中旅游情境對游客情緒喚醒的作用

在本次實驗得到的高喚醒區域中，從情境分類來看，自然景觀情境中只有1處，明顯弱于另外2種情境。此外，唯一一處情緒喚醒極高處E，位于歷史文化情境與鄉土生活情境交點位置，與D、F共同形成了“D-E-F”高喚醒情緒空間軸，所以可推論在傳統村落中，歷史人文與鄉土生活兩種情境對游客情緒的喚醒程度更高，更為吸引游客。這也證明“活化”的鄉村比“博物館”式的保護更為符合游客旅游體驗，在鄉村振興大背景下，發展鄉村旅游不僅保護傳統村落的風貌特征，傳統村落生活與產業的振興也是加強旅游體驗，提升不可復制性，吸引游客的重要條件[35]。

3.2 旅游吸引物對游客情緒喚醒的具體影響

1)吸引物要素的整體均衡分布容易使游客產生情緒喚醒。由表5可知，在具有較高喚醒程度的D、E、F處，觀賞類、信息指索類和體驗類吸引物要素更加趨向于均衡分布，在E處的吸引物要素分布結果中尤為明顯。通過對E處與其他空間的比較，發現在旅游過程中，一處既可觀賞，又能參與活動體驗，還能隨時了解相關旅游信息的旅游環境，對游客來說是最具有吸引力的。

2)觀賞類吸引物要素的均衡分布對不同類型旅游情境的情緒喚醒均具有關鍵作用。除了以觀賞行為本身為主的自然景觀情境之外，在其他兩類旅游情境中都能看出觀賞類空間要素的關鍵作用。以歷史文化和鄉土生活情境中的D、E、F為例，從視覺感知角度來看，除了具有能顯現建筑、景觀細節的近景之外，按鱗次櫛比的建筑或綠化之間留出了完整的視覺廊道，通向遠處類似“屏風”的山體背景，達到較為完型的視覺構圖，也呼應了屏山村村名的來歷(圖8A)。同時根據被試對A、G處吸引物要素選擇的統計結果，可以看出A處是嚴重缺乏可供欣賞的近景(圖8B)；G處是因為建筑過于密集導致缺乏遠景(圖8C)，從而造成游客出現情緒喚醒程度不高。因此可以看出觀賞類吸引物要素對各類旅游情境均有重要影響。

3)信息指索類要素對不同旅游情境的情緒喚醒具有基礎作用。信息指索類吸引物要素在旅游中對游客的重要性不言而喻，同時除了具有指引、尋路、介紹等基本功能之外，在互動較強的旅游情境中還能使得游客能迅速了解活動、商品、觀賞等的重要視覺指引。觀察不同旅游情境中情緒高喚醒區域，信息指索類要素都占到整體的20%～30%，而在中度情緒喚醒區域(A、G)，信息指索類要素所占比例在5%左右，可以判斷缺失基本的指示功能，這也是導致游客情緒喚醒不高的一個基礎原因。

4)比例合適的體驗類空間要素對情緒喚醒具有重要作用。體驗類空間要素對旅游的重要性日益突出，尤其是近年來對體驗、活動、互動等旅游項目的重視程度在增加。由表5中不同情境中的不同喚醒程度區域對比可以發現，體驗類空間吸引物要素比例并不是越大越好，即使是在互動性較強的旅游情境中也是如此。所以需要合理控制旅游情境中的體驗類空間吸引物要素數量，使之與整體比例相適應。

3.3 旅游體驗與空間審美的相互關系

根據心理學空間認知的基本原理，在注意力機制的作用下，人在空間中會交替產生廣泛搜索和特殊搜索這兩種行為，而連續性(coherence)則成為組織這種注意力行為的重要空間特質[36]。從Kaplan等[37]提出環境偏愛理論，到當前城市街道等公共空間設計實踐[38-40]，都能看到連續性被用作評價街道步行、適宜性等方面的重要指標。這也體現在本研究中的高喚醒區域的空間特征中，通過建筑或者綠化等元素形成的連續界面，構成完整的景觀廊道，對游客在旅游過程中建立符合注意力機制的情境感知起到積極影響，從而對游客情緒喚醒的激發起到了重要作用。同時也說明傳統村落的旅游開發與風貌保護是一致的，傳統村落中那些優秀的景觀、視覺廊道與整體格局不僅是傳統村落遺留下來的空間精粹，更是能喚醒游客情緒的重要“旅游吸引物”，證實了游客旅游體驗與空間審美的內在一致性。

最后，本研究顯示出基于生理信號情緒分析方法在旅游情境研究方面的潛力，能以更高細粒度的方式顯示游客情緒在旅游過程中實時實地的變化情況，通過與問卷等傳統調研方法相結合，可用于分析游客在旅游過程中的情緒喚醒變化及主要原因。

需要進一步研究的問題：(1)加強不同類型的傳統村落類型研究。本次研究對象屏山村作為高校美術實習的重要基地，與其他類型村落相比，其主要游客群體為高校學生具有一定特殊性，后期還需加強對不同游客類型傳統村落的旅游情境研究。(2)提高情緒測量精度。皮膚電信號是衡量情緒喚醒生物標志物之一，優點在于收集裝備較為簡單、方便攜帶，對室外活動干擾較小。但是由于運動和其他生理因素產生的“偽影”軌跡問題依然存在[41-42]，目前基于腦電信號(electroencephalogram,EEG)、腦磁(magnetoencephalography,MEG)信號的多通道測量技術[43]已經在空間研究中開始應用[44-46]，可將其引入旅游情境研究中，增強生理信號的情緒測量精度。(3)進一步研究空間要素與旅游情緒之間的關系。通過本次實地實驗，證實了旅游環境中的各種空間要素與游客情緒喚醒之間存在密切聯系，下一步可以通過實驗室“虛擬感知”[47]的方式對空間要素與情緒之間的關系進行更加精確地測定。