城市地下停車場行人眼動特性研究

孫敦耀 潘義勇 王心悅 陸妍琳 叢航航

摘 ?要：為保障行人在地下停車場安全通行，使用眼動儀在城市地下停車場進行實地視覺跟蹤實驗，研究行人于地下停車場區域行走時在注視區域、注視目標等方面眼動特性情況。結果表明：在注視區域方面，行人視線在水平方向更關注上、中區域；行人視線在垂直方向則更關注中間區域，對兩側區域的交通情況關注較少。在注視目標方面，對車輛信息尤為關注。在視負荷及視疲勞程度方面，行人在過道區行走時的視負荷比出入口區更大， 更容易受到壓迫，視疲勞程度較大。實驗結果有利于揭示行人的視覺規律，為城市地下停車場的人性化發展提供依據。

關鍵詞：交通工程；地下停車場；眼動特性；視覺跟蹤

中圖分類號：U491.2 ? ?文獻標志碼：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.09.022

Abstract： In order to ensure the safe passage of pedestrians in the underground parking lot， the field visual tracking experiment was conducted in the urban underground parking lot with an eye tracker to study the eye movement characteristics of pedestrians in terms of gaze area and gaze target when walking in the underground parking lot. The results show that in the aspect of gaze area， the pedestrian's line of sight pays more attention to the upper and middle areas in the horizontal direction; in the vertical direction， pedestrians pay more attention to the middle area and pay less attention to the traffic conditions on both sides. In the aspect of focusing on the target， we pay special attention to vehicle information. In terms of visual load and visual fatigue， the visual load of pedestrians walking in the corridor area is greater than that in the entrance and exit area， and they are more likely to be oppressed， and the degree of visual fatigue is greater. The experimental results are helpful to reveal the visual law of pedestrians and provide a basis for the humanized development of urban underground parking lots.

Key words： traffic engineering; underground parking lot; eye movement characteristics; visual tracking

0 ?引 ?言

隨著我國機動車數量的持續增長，尤其是私家車的數量和城市出租車的數量，使道路基礎設施通行能力下降，隨之而來的停車難問題也愈加嚴峻[1]。為了緩解地面停車空間資源的壓力，地下停車場的合理開發和利用愈加重要。長期以來，我國地下停車場規劃設計大多從集約利用空間、節約資源等角度出發，卻對地下停車場行人的出行安全這一視角關注較少。行人作為交通出行的主體，他們在地下停車場通行的行為習慣和交通安全不可忽視。對于行人來說，視覺系統是行人在通行過程中取得外界信息的重要通道之一。然而，地下停車場空間較為封閉，光線較為昏暗，行人在此空間下通行時，視覺很容易受到影響。因此，從行人這一主體出發，探尋行人在地下停車場行走時的客觀視覺規律，不僅對于加強行人應對和處理能力，保障行人在地下停車場的通行安全有著重要的意義，也對把握城市交通的發展脈搏有著很大的幫助[2]。

就國內的研究而言，主要可從城市地下空間發展和眼動特性兩個角度考慮。一方面，在城市地下空間發展的研究中，謝金龍[3]從不同角度對地鐵站域地下商業建筑交通空間的人性化設計進行研究，提出需要注重使用者的行為心理需求。胡玲熙[4]通過對地下空間的功能、交通、環境三方面需求進行分析，建立了地下交通空間人性化評價模型。另一方面，在眼動特性的研究中，潘曉東等[5]利用眼動儀，研究了在逆光條件下交通標志的可視距離。裴玉龍等[6]通過控制變量的眼動行為對比實驗，研究了駕駛人體內酒精含量與心理特性的關系。丁袁等[7]分析了在有無信號控制路段條件下，行人過街眼動特性的不同。就國外的研究而言，Chee Kiong等[8]學者調查和研究了地下商業街環境下使用者的感受并提出建議。Trent等[9]從真實交通環境和虛擬交通環境兩個層面，研究了視聽覺負荷及駕駛作業需求等作業難度的變化對駕駛員眼球運動特性的影響。

綜上所述，國內外對于地下空間的研究大多側重于節省空間和資源、滿足交通需求等方面，而以眼動特性為研究重點的文獻較少。此外，對于眼動特性的研究，大部分關注點集中在駕駛人身上，很少考慮行人的眼動特性變化，忽略了出行者尤其是行人的出行安全。因此，本文將在此基礎上，著重關注行人這一主體，運用眼動儀在地下停車場環境中對行人眼動特性進行實地實驗，根據眼動儀輸出的眼動數據分析行人在城市地下停車場通行時的注意力情況，為地下停車場人性化設計提供一定的思路，從而進一步方便行人出行，保障行人安全。

1 ?實驗方案

1.1 ?實驗儀器及對象

實驗主要儀器為Tobii Glasses系列眼動儀、ErgoLAB人機環境同步系統。該眼動儀可以實時顯示和記錄被試者在所處場景中眼球運動過程。其實驗原理為：通過眼動眼鏡監測雙眼實時的運動軌跡，捕捉觀測到的目標并記錄目標的狀態。同時將采集到的眼動數據、聲音、視頻以及AOA快照等數據保存至SD卡中，并確定AOA的范圍。接著發射紅外線與眼動眼鏡進行指令交流，使眼鏡能夠追蹤多個AOA區域[10]。為保證實驗的穩定性，挑選20名實驗對象，每次試驗選取一名被試人員全程佩戴眼動儀；試驗電腦調試人員一名，負責為被試人員調試眼動儀，全程保障試驗電腦和眼動儀正常連接并正常采集試驗數據；試驗過程及路況信息記錄人員一名，負責圖像信息采集，協助完成試驗。

1.2 ?實驗地點

在實驗地點選擇上，本文對于地下停車場中行人眼動特性的實驗地點選擇在南京林業大學教九樓下的地下停車場，根據南京林業大學校園內車輛停放及環境，進行調查分析[11]。該地下停車場面積為12 700平方米、停車數為324輛，人流量大，樣本充足，層次清晰，滿足行人的出行條件，可以確保實驗數據的真實性和準確性[12]。南京林業大學地下停車場內部示意圖如圖1所示。

1.3 ?實驗方法

在實際實驗場景中，讓被試人員正確佩戴眼動儀校準成功后，選擇地下停車場的任一位置，在正常行走的狀態下，以找到停車場的一個出入口為目標，在此過程中，通過眼動眼鏡監測雙眼實時的運動軌跡，捕捉看到的對象和記錄對象的狀態，追蹤行人在這一情形下的眼動特性。

1.4 ?實驗數據指標

通過ErgoLAB人機環境同步系統對試驗錄像每個畫面和每一時段進行分析，需要獲取各種參數的數據用于綜合評估[13]。包括行人在地下停車場環境中眨眼次數、注視時間等數據。本文主要使用的數據指標如表1所示。

2 ?地下停車場行人眼動特性分析

2.1 ?注視區域

2.1.1 ?水平方向

首先考慮從水平方向分析行人注視點分布區域的特征和規律，運用ErgoLAB人機環境同步系統將整個視覺畫面按照三等分橫向劃分，分成三個不同的AOI興趣區域具體分析行人在地下停車場行走時的注視區域，其中區域AOI 1代表上部，區域AOI 2代表中部，區域AOI 3代表下部，具體如圖2所示。

然后將實驗測得的注視次數、逗留次數數據進行統計整理如圖3和圖4所示。注視次數和逗留次數可以反映行人在地下停車場行走時對不同區域的視覺興趣程度。

如圖所示，AOI興趣區域中注視次數和逗留次數的數據基本均滿足AOI 1>AOI 2>AOI 3。其中在AOI 1興趣區域，注視次數和逗留次數分別占比64.31%和49.65%，基本接近或超過50%。這說明在地下停車場環境中，行人更加關注上、中區域的環境情況，表明行人在地下停車場行走時會更多注意視線前方和遠處，使在遇到突發、危險等情況時能夠提前做出應對，保障安全。相對的，行人視線在AOI 3區域中的注視次數和逗留次數平均僅有1.17次和0.83次，占比僅在1%左右。這證明行人對下方區域的興趣程度極低，主要是行人眼睛余光能夠較為輕松看見近處下方的信息，不需要花大量時間注視或逗留，若長時間關注下方，不但對行人的頸椎造成消極影響，而且不利于行人的出行安全。

2.1.2 ?垂直方向

與水平方向類似，借助ErgoLAB人機環境同步系統從垂直方向分析行人注視點分布區域的特征和規律，將整個視覺畫面按照三等分豎向劃分，分成三個不同的AOI興趣區域。其中區域AOI 1代表左側，區域AOI 2代表中部，區域AOI 3代表右側，具體如圖5所示。

統計整理后的垂直方向各個AOI興趣區域行人的注視次數和逗留次數數據如圖6和圖7所示。

如圖7所示，AOI 2區域注視次數遠遠大于AOI 1和AOI 3，占比高達83.07%，而逗留次數也都高于AOI 1和AOI 3。這說明在地下停車場環境中，行人更加關注中部區域的環境和交通情況。與此相反，根據圖6，行人視線在AOI 1和AOI 3區域中的注視次數平均有15.67次和22.17次，而逗留次數平均僅有12.17次和1.5次，分別占比30.94%和3.81%。表明行人對視野另外兩側區域的興趣程度非常低，不愿注視或逗留。

2.2 ?注視目標

地下停車場行人注視目標可以分為停車場標志、標線等七類。本文通過統計所有試驗者對目標的注視次數， 計算其平均值，來探討該環境下行人注視目標規律。具體數據如表2所示。

據此可知：行人在地下停車場中行走時，尤為關注車輛這一注視目標，對車輛的注視次數占總次數的27%。反映行人出于自身的安全考慮，在地下停車場行走時會大量關注車輛的交通情況，以此尋求行走時的安全感。緊隨其后的，是行人對地下停車場中標志、標線的注視次數，分別占總次數的17%和18%。這表明行人在行走時也會時刻關注地下空間內的標志、標線，獲取更多的方向性信息，以此確保行走時出行目的的導向性以及方向的正確性，從而不斷選擇、優化出行路線，提高出行效率。

2.3 ?視負荷及受壓迫程度

為了進一步分析行人在視覺疲勞、視覺壓迫等方面的眼動差異性，本文按不同地面區域類型，將地下停車場地面分為出口區、過道區和入口區。不同地面區域指標數據如表3所示。

視負荷及受壓迫程度往往與注視次數和掃視次數息息相關，可以反映行人行走過程中的心理狀態，是緊張小心還是放松閑適。具體掃視及注視特性的對比數據如圖8和圖9所示。

由此可知：在地下停車場環境中，行人過道區的注視次數和掃視次數最高，出口區次之，入口區最低。說明相比于出口區和入口區，當在過道區行走時，行人的視負荷較大，人眼受壓迫程度也較高，行人需要不斷通過掃視或注視行為，關注周邊的環境信息和交通情況，確保自身行走安全，行走過程總體來說是緊張、謹慎的。而在出口區和入口區，行人則是較為輕松、舒適的，此時人眼的視負荷相對較小，受壓迫程度也較低。

2.4 ?視疲勞程度

根據醫學研究，眨眼是為了緩解視疲勞，眨眼次數與人的視疲勞程度有很大關系。眨眼次數越少，表示視負荷越大，越容易產生視疲勞。而行人在地下停車場行走時的眨眼情況如圖10所示。

根據圖10可知：地下停車場中，無論是眨眼次數還是每秒眨眼率，入口區數據均大于出口區和過道區，且平均眨眼次數在出、入口區分別為2.75次和4.5次，在過道區為2.5次，整體趨勢呈先減小后增大，平均眨眼率整體走向亦是如此。由此可見，當行人在地下停車場中行走過程中，人眼視疲勞程度先是逐漸增大的，然后再稍微降低。即從入口區開始，在過道區人眼視疲勞程度最高，在出口區又相對降低。這也表明，行人在過道區行走時相對而言是較為緊張的。主要原因是過道區環境和交通情況比較復雜，停放車輛的駛入駛出、標志標線等信息的捕捉獲取等，導致行人視覺影響大。

3 ?結 ?論

本文面向地下停車場中行人的行走過程，通過在地下停車場進行實地試驗，對行人眼動行為表征參數和特性進行研究得出：

（1）注視區域方面：水平方向上，行人更加關注上部和中部，即對視野正前方和視野遠處的環境、交通情況關注更多；在垂直方向上，行人對中間區域注意最多，即更加關注視野正前方的環境和交通情況。

（2）注視目標方面，行人目光更多被停車場中的車輛以及標志標線所吸引。主要因為這些因素對于行人行走安全會產生一定的影響，同時在這些因素的輔助下可以幫助行人不斷選擇、優化出行路線，提高出行效率。

（3）視負荷及受壓迫程度方面，行人對地下停車場各個區域的注視與掃視次數從高到低依次為：過道區、出口區、入口區。即當在過道區行走時，行人的視負荷較大，人眼受壓迫程度也較高。行走過程總體來說是緊張的、謹慎的。

（4）視疲勞程度方面，行人在地下停車場行走過程中，人眼視疲勞程度先是逐漸增大的，然后再稍微降低。即從入口區開始，在過道區人眼視疲勞程度最高，在出口區又相對降低。行人在過道區行走時是較為緊張的。

本文研究的結論對行人在地下停車場出行安全有著較為意要的意義，不僅有利于未來提高行人在地下停車場的通行效率，也為今后城市其他地下停車場的人性化發展提供借鑒與參考。但本文的實驗樣本有限，且對于實驗地點的選擇較為單一，還有待改進與完善。

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