基于眼動(dòng)追蹤技術(shù)的傳統(tǒng)村落空間品質(zhì)解析

冷嘉偉*，邢寓

人因工程學(xué)（Ergonomics）以人—機(jī)—環(huán)境所構(gòu)成的整體系統(tǒng)作為研究對(duì)象，把系統(tǒng)中的人作為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)個(gè)人的生理、心理、感知和認(rèn)知等方面的研究，提出設(shè)計(jì)與優(yōu)化的理論方法與策略，最終實(shí)現(xiàn)人—機(jī)—環(huán)境的最佳匹配[1]。人因工程學(xué)對(duì)人與物質(zhì)界面關(guān)系的關(guān)注，使其與建筑學(xué)有著天生的兼容性[2]。其實(shí)踐應(yīng)用主要是通過(guò)眼動(dòng)儀、皮電傳感器等人因工程儀器設(shè)備測(cè)量和記錄人的生理、心理、行為數(shù)據(jù)，據(jù)此客觀描述人在空間中的真實(shí)體驗(yàn)，量化人的空間感知與環(huán)境設(shè)計(jì)要素之間的相互作用關(guān)系[3]，進(jìn)而為建筑設(shè)計(jì)專業(yè)人員提供精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)決策。眼動(dòng)追蹤技術(shù)使用眼動(dòng)儀追蹤被試者的眼球運(yùn)動(dòng)，它可以客觀分析空間物質(zhì)要素的關(guān)注軌跡、興趣點(diǎn)和頻度[3]，是人因工程學(xué)在建筑、規(guī)劃和景觀設(shè)計(jì)研究中最常用的技術(shù)之一。

傳統(tǒng)村落是我國(guó)傳統(tǒng)文化的重要載體，具有豐富的空間層次和環(huán)境要素。對(duì)傳統(tǒng)村落的既往研究多在田野調(diào)查基礎(chǔ)上展開定性研究，往往依賴主觀感受和經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏科學(xué)的驗(yàn)證。對(duì)于人在村落空間中感知的定量研究，一直鮮有開展。本文基于眼動(dòng)追蹤技術(shù)，試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)與觀察，分析研究傳統(tǒng)村落的空間品質(zhì)，對(duì)傳統(tǒng)村落空間的價(jià)值要素做出客觀判斷（圖1）。

1 研究框架

運(yùn)用眼動(dòng)儀對(duì)傳統(tǒng)村落空間和民居建筑要素進(jìn)行研究，其技術(shù)路徑是：開展眼動(dòng)追蹤實(shí)驗(yàn)，包括數(shù)據(jù)提取和篩選，得到注視軌跡圖、熱點(diǎn)圖、AOI 興趣圖等圖示化信息以及注視次數(shù)、注視時(shí)長(zhǎng)等基本眼動(dòng)數(shù)據(jù)；開展問(wèn)卷調(diào)查，借助語(yǔ)義差別法來(lái)設(shè)置問(wèn)卷，運(yùn)用一系列形容詞來(lái)對(duì)傳統(tǒng)村落空間的價(jià)值要素進(jìn)行評(píng)判與給分[4]；結(jié)合傳統(tǒng)村落空間特征定性研究，經(jīng)過(guò)空間視覺(jué)顯著度分析和影響因素權(quán)重確定，對(duì)傳統(tǒng)村落空間品質(zhì)進(jìn)行解析（圖2）。

2 研究技術(shù)路線

研究選取江蘇省南京市溧水區(qū)的李巷村為例，以李巷村其中一個(gè)場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)A 為研究對(duì)象（圖3），闡述眼動(dòng)追蹤技術(shù)在傳統(tǒng)村落空間品質(zhì)感知和解析方面的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）引導(dǎo)被試者戴上眼動(dòng)儀，調(diào)整好角度，進(jìn)行校準(zhǔn)；（2）校準(zhǔn)成功后，讓被試者坐在顯示屏前約2m 處，向被試者介紹實(shí)驗(yàn)的目的、流程與注意事項(xiàng)；（3）在屏幕上依次播放李巷村的9 組（共36 張）樣本照片，設(shè)置每張照片的播放時(shí)長(zhǎng)為7s，同時(shí)眼動(dòng)儀開始追蹤并記錄；（4）眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，請(qǐng)被試者填寫主觀評(píng)價(jià)問(wèn)卷。

3 場(chǎng)景A-位置

首先，被試者佩戴眼動(dòng)儀觀察場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)A，獲取該空間感知的注視軌跡、熱點(diǎn)分布、AOI興趣區(qū)分布等眼動(dòng)數(shù)據(jù)，相關(guān)結(jié)果如下：熱點(diǎn)圖以顏色呈現(xiàn)視覺(jué)關(guān)注度，關(guān)注度和顏色的關(guān)系為：紅色＞黃色＞綠色；注視軌跡圖是以點(diǎn)的形式呈現(xiàn)的視覺(jué)軌跡圖，表示觀察時(shí)注視的先后位置以及軌跡。從所有被試者疊合生成的熱點(diǎn)圖（圖4）可以看出，被試者對(duì)于場(chǎng)景A-南的道路前方關(guān)注最多，反映出場(chǎng)景空間導(dǎo)向性的受關(guān)注程度最高；從注視軌跡圖（圖5）可以看出，被試者大多也是先看到道路前方的區(qū)域，其次是右邊建筑的入口廊柱，還有中心區(qū)域左邊的綠化部分。AOI 興趣區(qū)分析是對(duì)視頻進(jìn)行語(yǔ)義分割，得出眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)樣本中興趣區(qū)域的相關(guān)注視數(shù)據(jù)。以場(chǎng)景A-南為例，其空間要素被劃分為5 類（圖6）：road（道路）區(qū)、building（建筑物）區(qū)、terrain（自然地形）區(qū)、vegetation（植被）區(qū)、fence（圍欄）區(qū)。統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中較為穩(wěn)定的5.1s時(shí)間段內(nèi)，平均注視時(shí)間（圖7）及興趣區(qū)平均注視點(diǎn)個(gè)數(shù)。從AOI 平均注視時(shí)長(zhǎng)表可以看出，對(duì)于場(chǎng)景A-南，被試者關(guān)注區(qū)域的時(shí)長(zhǎng)排序?yàn)椋褐脖唬窘ㄖ铮咀匀坏匦危镜缆罚緡鷻凇?/p>

4 場(chǎng)景A-南-熱點(diǎn)圖

5 場(chǎng)景A-南-注視軌跡圖

6 場(chǎng)景A-南-語(yǔ)義分割疊合圖

7 場(chǎng)景A-南-AOI平均注視時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)表（單位：s）

其次，被試者填寫運(yùn)用語(yǔ)義差別法（SD）設(shè)計(jì)的調(diào)查問(wèn)卷，采用言語(yǔ)尺度對(duì)人的直觀感受進(jìn)行定量測(cè)定，評(píng)價(jià)共設(shè)置5 個(gè)梯度，分別賦值1～5 分。計(jì)算場(chǎng)景A 空間的問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示 （圖8），東向的開放程度最高，西向的豐富度最好，南向的空間感受舒適性最好，東向的空間印象最深刻。

8 場(chǎng)景A-問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：分/人均）

最后，通過(guò)綜合熱點(diǎn)分布、注視軌跡、AOI 興趣區(qū)平均注視時(shí)長(zhǎng)等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合調(diào)查問(wèn)卷得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：被試者對(duì)場(chǎng)景A-南的前方區(qū)域關(guān)注最多，綠化區(qū)域的關(guān)注時(shí)長(zhǎng)最久。由此可以做出如下判斷：（1）右側(cè)建筑品質(zhì)一般，關(guān)注度不高，可以納入改造類別；（2）前方曲徑通幽更能引起游人關(guān)注和好奇，路徑可以是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)；（3）左側(cè)綠化有層次，吸引較大，景觀綠化是傳統(tǒng)村落空間的有機(jī)組成部分。

從上述實(shí)驗(yàn)及所得出結(jié)論來(lái)看，人因工程技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)村落空間的研究可以從兩方面進(jìn)行拓展：一方面，可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析轉(zhuǎn)化為建筑學(xué)語(yǔ)境下可操作的基于眼動(dòng)追蹤技術(shù)的空間品質(zhì)定量研究，從而建立起有關(guān)傳統(tǒng)村落空間質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)體系；另一方面，利用眼動(dòng)追蹤技術(shù)，發(fā)掘人的空間認(rèn)知與空間要素之間的相關(guān)性，進(jìn)而對(duì)傳統(tǒng)村落空間的品質(zhì)進(jìn)行解析，總結(jié)出空間優(yōu)化要素和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)導(dǎo)則，為分級(jí)分類保護(hù)與更新傳統(tǒng)村落和民居提供科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)。□（致謝：項(xiàng)目研究和論文寫作過(guò)程中得到東南大學(xué)建筑學(xué)院周穎教授的幫助和支持，并獲益于王舉尚、尤會(huì)子、朱佳真、戴海超、汪飛宇、張笑寒同學(xué)參與實(shí)驗(yàn)，在此表示感謝。）