高曉童，秦 華，劉孟歆，馬 靚

(1.北京建筑大學 機電與車輛工程學院，北京 102600；2.北京市建筑安全監(jiān)測工程技術(shù)研究中心，北京 102600；3.清華大學 工業(yè)工程系，北京 100084)

美國消防局對1978 ～ 1999年的20年間消防員傷亡統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，迷失方向是消防員死亡的重要原因之一[1]?；饒隹碧綄饒鼍仍质种匾猍2]，消防員在勘探過程中的迷路風險無法避免，亟需提升消防員尋路績效與尋路安全。目前國內(nèi)的消防勘探過程中空間信息交互僅通過電臺，這種方式不能滿足消防搶險過程中的空間交互需求，需要進一步設計和采用更加高效的信息溝通方式。

設計更高效的溝通方式，首先要了解內(nèi)外人員的空間感知過程。由于身處不同的救援現(xiàn)場，建筑內(nèi)外人員會有不同的空間感知對象。建筑內(nèi)部是環(huán)境空間，身處其中的人員不能通過一個觀察點感知整個樓層，需要通過自身的移動從多個觀察點對其構(gòu)建完整的知覺[3]。并且障礙物與火源會影響人員的移動，進而影響人員對周圍環(huán)境的感知方式，從而使得內(nèi)部人員對于建筑環(huán)境的感知變得局部、不完整。不同于建筑內(nèi)部空間，建筑外部是街景/圖形空間，它可以由一個觀察點通過整體的觀察或掃視完全掌握，即建筑外部人員可以通過觀察建筑輪廓或建筑平面圖來構(gòu)建空間知覺。建筑外部人員對于環(huán)境原始特征的感知是完整的，但是外部人員無法實時感知到建筑內(nèi)部發(fā)生的動態(tài)變化。所以建筑內(nèi)部人員需要復雜平面空間的原始特征，而外部人員則需要動態(tài)火源的實時信息。建筑內(nèi)部外部的人員需要進行實時溝通。在溝通過程中由于先前的感知對象不同，建筑內(nèi)外的人腦海中會擁有不同的空間知識表征，即地標(landmark)、路線(route)、測量(survey)知識[4]，建筑內(nèi)部人員可以利用環(huán)境中的房間號、門牌號、醒目的壁畫等等來構(gòu)建地標，這些路標可以用來定義附近地理對象的空間位置[5]，并形成路徑知識。路徑知識是路標的次序信息與次序之間行為要求的組合，例如從路標1直行到路標2，直行是行為要求，路標1、2為先后次序，它可以構(gòu)成行進的路徑并幫助人在小范圍躲避障礙物。建筑外部人員通過識別建筑輪廓與平面布局圖可以形成測量知識。測量知識是更加詳細與準確的布局型知識，它包括地理對象間的空間關(guān)系[4]，可以輔助人在大范圍上進行空間定向。在建筑內(nèi)部人員因為無效的路徑知識與復雜路線等原因往往無法準確表征環(huán)境的原始特征[6]。而測量知識是更高水平的知識，相較而言更能準確反映建筑的原始特征[7]。所以內(nèi)部人員需要擁有測量知識的外部人員輔助形成建筑的測量知識。但是，不同的知識表征會作為先驗經(jīng)驗影響雙方對決策的判斷。擁有不同類型空間知識的雙方很難進行協(xié)作，他們不僅需要建立共同的參照物，同時還需要描述自身的空間參考框架或觀點，進而推斷與參照物的相對位置或方向[8]。特別是，當參照物是會隨機出現(xiàn)的火災或障礙物的情況下，交互雙方的協(xié)作面臨不同知識與動態(tài)環(huán)境的雙重影響。

空間信息交互的研究通常有兩種任務模式：通過交互統(tǒng)一各自的空間框架，在各自所處框架一致情況下完成一系列空間任務，空間任務的種類與交互的方式則作為研究的重點。在交互方式的研究中，如文獻[9]針對空間信息不同的交互方式進行研究。其中，語音、文本、視頻包含不同的交互特性。語音由于無法描述準確的空間關(guān)系，描述兩個空間物體的關(guān)系時需要很多額外的描述。文本雖然可以準確地描述空間關(guān)系并且不需要進行額外的描述，但是包含的信息有限，在實際任務中會缺失細節(jié)并且需要更久的加工時間。視頻賦予更高層次的是交互特性，如“我了解了”等反饋，但包含的信息不僅僅包括空間信息。3種不同交互方式的差異主要體現(xiàn)在空間信息的感知與認知，在統(tǒng)一參考框架方面具備各自的特點。在協(xié)同完成空間任務的研究中，如文獻[10-11]在交互雙方同樣處于自我參考框架的情況下共享彼此的視角，但隨著視角的共享面對不同空間對象的命名變得困難[12]。文獻[13]將共享的內(nèi)容改變?yōu)楹献髡叩哪Ｐ?，彼此可以判斷對方視野所及的區(qū)域與意圖，但也增加了對視野與意圖的判斷和溝通過程。文獻[14]在此基礎上進一步增加標志的使用，增加批示與標注信息來優(yōu)化溝通過程?？梢姡斎蝿兆兊貌辉偈强臻g框架的統(tǒng)一時，跟隨任務目標變化的空間標識影響完成空間任務的結(jié)果。以上文獻從不同方面包含了空間信息交互研究的要素，其中文獻[12]針對的是空間定向任務但并不涉及動態(tài)性的環(huán)境變化，而文獻[10-11]、[13-14]的空間任務雖然會隨著操作發(fā)生變化，但任務本身是在一個穩(wěn)定的環(huán)境下，無論是空間本身還是空間框架都是不變的。而在建筑火場中，環(huán)境經(jīng)常會發(fā)生變化，同時也需要進行空間框架的轉(zhuǎn)換統(tǒng)一，這就需要綜合考慮兩種任務方式。從已有文獻[9-11]、[13-14]中可以發(fā)現(xiàn)，空間信息溝通過程中參照物的選取、對可視對象的命名、參考框架的轉(zhuǎn)換、批示與理解是空間溝通需要考慮的關(guān)鍵因素。文獻[15]對火場的協(xié)作交互進行初步探索，在文獻[9]的基礎上進一步引入平面地圖，提供建筑的原始特征對不同情景意識下的空間框架統(tǒng)一任務進行研究，結(jié)果表示基于平面地圖的整體績效最優(yōu)。但實地模擬環(huán)境的動態(tài)性不足，且并未統(tǒng)計與分類被試在動態(tài)空間情境下交互內(nèi)容(對象的命名、修正、理解、批示)，人員的績效水平僅統(tǒng)計總體績效，沒有統(tǒng)計尋路過程中的動態(tài)尋路行為特征(搜尋路標的時間占比)，動態(tài)性[10-13]需進一步研究。從本文對內(nèi)外人員的空間感知過程的分析可以發(fā)現(xiàn)，尋路行為與環(huán)境和尋路主題的交互密切相關(guān)，尋路主體在所處空間環(huán)境中的一系列交互行為，例如探索、定向、對空間標識的識別都決定著尋路行為本身。在樓層或者陌生房間中，初始尋路方向通常由墻壁與樓道所決定，這表示空間的入口。如果想確保方向感，入口所定義的朝向需要不隨著移動變化，但人員的轉(zhuǎn)向會產(chǎn)生誤差，誤差會隨著轉(zhuǎn)向次數(shù)的增加而增大。在特殊的環(huán)境中，例如火場，復雜變化的尋路要求會使得轉(zhuǎn)向增多，最終導致朝向迷失。故火場中尋路主體與空間環(huán)境的交互集中于轉(zhuǎn)動。

尋路過程中朝向參考的形成與轉(zhuǎn)動過程涉及人類空間信息的認知模式。魯學軍等[16]用3個層次來描述空間認知模式：空間特征感知、空間對象認知和空間格局認知。其中，空間特征感知是發(fā)生在感知空間的，受到自下而上的感知手段與自上而下的空間分類約束?？臻g對象識別與分類的基礎是空間特征感知，而空間格局構(gòu)成的基礎又是空間對象的分類與推理。這3層認知模式對應于地標—路線—測量知識表征的次序變化[6]。建筑內(nèi)部人員對于空間的動態(tài)性變化把握得更全面，外部人員對于空間的原始結(jié)構(gòu)把握得更全面，這是兩種不同層面的空間特征感知。在文獻[15]中沒有將內(nèi)部人員的朝向信息從感知層面完全剝離開。本文在文獻 [15]基礎上，將交互過程中的朝向特征在空間信息的種類上分為動態(tài)與靜態(tài)。利用仿真軟件建立實驗平臺，模擬動態(tài)火源、障礙物的復雜環(huán)境。設置基于自我參考框架傾向、共享視角與環(huán)境參考框架傾向、共享概覽知識的不同空間信息界面，探索該環(huán)境中空間信息的交互方式。動態(tài)信息界面傾向于構(gòu)建自我參考框架，更利于對復雜環(huán)境變動情況的把握。靜態(tài)信息界面傾向于構(gòu)建環(huán)境參考框架，更利于雙方對建筑格局的構(gòu)建。

1 實驗設計

實驗平臺采用Unity3D仿真軟件進行搭建，以還原真實環(huán)境的動態(tài)性。實驗對符合實驗環(huán)境的建筑物和真實的火災場景進行模擬構(gòu)建，還原建筑物的結(jié)構(gòu)以及發(fā)生火災時可能出現(xiàn)的危險情況及障礙物，例如坍塌點、起火點等等。任務情境被設置為建筑內(nèi)部人員的撤離任務。實驗選用兩種不同的信息界面分別進行實驗，每組實驗獨立進行。參試者需在時間壓力下進行逃生，實驗將記錄逃生時間、逃生路程以及逃生搜索時間，并以視頻錄像的方式記錄參試雙方溝通內(nèi)容。每一組的兩名參試者被安排在彼此分隔的實驗房間內(nèi)。在實驗過程中參試雙方通過手機語音通話進行溝通交流。實驗刺激將通過NetWork組件進行同步，同步時長將不高于0.05 s。

1.1 自變量

實驗中的自變量為外部指揮者兩種不同呈現(xiàn)形式的信息界面，信息界面中包括空間信息與朝向信息。不同種類的空間概念體現(xiàn)在不同的信息界面中。第1種信息界面是通過以平面次序展現(xiàn)與建筑環(huán)境一致的局部布局圖的形式，使朝向信息與空間信息構(gòu)成雙方溝通點，如圖1所示。第2種信息界面是通過共享建筑內(nèi)人員第一視角的形式，使朝向信息與空間信息構(gòu)成雙方溝通點，如圖2所示。雖然兩種信息界面的信息呈現(xiàn)形式不同，但二者均能夠提供逃生樓層整體的平面布局信息，同時還能在地圖中實時更新內(nèi)部逃生人員的具體位置。

圖1 指揮者的靜態(tài)信息界面Figure 1 Static information interface of commander

圖2 指揮者的動態(tài)信息界面Figure 2 Dynamic information interface of commander

兩種信息界面的呈現(xiàn)形式會使得參試者的認知方式有一定的差別。靜態(tài)信息界面的信息以平面次序呈現(xiàn)，參試雙方以靜態(tài)空間結(jié)構(gòu)為基礎構(gòu)建朝向從而進行信息交互。這種形式使得參試者的認知方式更傾向于環(huán)境參考框架，有助于掌握空間的次序關(guān)系。動態(tài)信息界面由于參試雙方擁有相同的視角，使得二者擁有相同的感知對象，因此雙方以動態(tài)空間結(jié)構(gòu)為基礎構(gòu)建朝向從而進行信息交互。這種形式使得參試者的認知方式更傾向于自我參考框架，有助于避開障礙物。實驗過程中，指揮者將利用信息界面中右上角展示的內(nèi)部環(huán)境信息，通過點擊左下角的靜態(tài)地圖告知逃生者逃生路線，進行語音通話的同時協(xié)助逃生者尋找到正確的逃生出口。

1.2 控制變量

實驗中的控制變量為逃生者所看到的信息界面，如圖3所示。與外部指揮者的信息界面不同，內(nèi)部尋路者的信息界面包含可以用作形成地標知識的不同種類的地標，如房間號、安全出口等。樓層的局部平面地圖以及路線會出現(xiàn)在信息界面的右上方，有助于逃生者把握自身與環(huán)境之間的空間關(guān)系以及構(gòu)成逃生者的路線知識。地圖中顯示的路線需要指揮者與尋路者進行實時的信息交互，因為逃生路線并不會隨著尋路者的移動而進行自動更新。尋路者的操作方式是鼠標與鍵盤同時使用：使用鍵盤上的按鍵以控制移動方向，其中，W鍵是向前，S是向后，A鍵是向左，D鍵是向右；使用鼠標控制朝向。尋路者全程以第一人稱視角進行實驗。

圖3 尋路者的信息界面Figure 3 Information interface of pathfinder

1.3 因變量

實驗中的因變量包括尋路時間、尋路路程、搜尋時間占比、修正次數(shù)和確認次數(shù)。尋路時間是參試者完成一次實驗任務所花費的總時間，Unity3D可以實時輸出尋路時間。尋路路程是參試者完成一次實驗任務所走過的總路程，Unity3D可以記錄參試者在實驗過程中的動態(tài)信息坐標，實驗后通過坐標計算出各個點之間的距離，并將其累加計算。搜尋時間占比是通過參試者在實驗過程中轉(zhuǎn)動搜尋的次數(shù)與采集點的總次數(shù)二者的比值得到，其中是否發(fā)生轉(zhuǎn)動搜尋行為是通過鼠標兩點間的坐標進行判斷。修正次數(shù)是指在實驗過程中指揮者或?qū)ぢ氛甙l(fā)現(xiàn)路線出現(xiàn)問題，二者通過語音通話溝通使尋路者找到正確的路線。確認次數(shù)是指在實驗過程中指揮者或?qū)ぢ氛邿o法判斷當前情況，二者通過與對方語音確認使尋路者找到正確的路線。修正次數(shù)和確認次數(shù)的確定則是通過語篇分析統(tǒng)計得到。

1.4 參試者

實驗共招募32名參試者，其中女生8人，男生24人。根據(jù)兩種指揮者的信息界面，將參試者分為兩組，每組16人，一次實驗需要兩名參試者，即一組進行8次實驗。實驗分為建筑外部指揮者和建筑內(nèi)部被火災困住的尋路者，二者需要通過溝通協(xié)作完成尋路。指揮者要求具有較強的空間能力或足夠熟悉虛擬建筑物，統(tǒng)一用前、后、左、右?guī)讉€方位詞來描述方位并指揮尋路者；尋路者則需要對虛擬建筑完全陌生。兩組參試者具有相同的性別構(gòu)成，且通過測定兩組參試者的空間能力均不存在顯著性差異(F= 4.6，P= 0.9＞0.5)。

1.5 實驗場景

實驗選取的場景為位于北京市大興區(qū)的北京建筑大學學院樓B座，其具有高層建筑復雜的空間結(jié)構(gòu)特點。該建筑由B1～4F共5層組成。通過各樓層結(jié)構(gòu)復雜度比較，選取4F進行虛擬場景構(gòu)建，構(gòu)建過程中按照真實的火災場景布置不同的尋路障礙物。4F整體為U型結(jié)構(gòu)，用AutoCAD展示出的樓層俯視圖見圖4。其中黑色實心圓表示尋路者不同的起始位置，共3個。黑色實心長方形表示尋路者在實驗過程中的障礙物，一旦障礙物被觸將以圖5 和圖6的形式呈現(xiàn)：起火點或標志牌。在尋路者與障礙物的距離大于5 m時，會觸發(fā)障礙物突然呈現(xiàn)出如圖5火焰的形式阻擋通路；在尋路者與障礙物的距離小于5 m時，會觸發(fā)障礙物突然出現(xiàn)如圖6標志牌標明“此路不通”文字的形式阻擋通路。障礙物的設計用來模擬實際火災場景的突變性與緊迫性。

圖4 障礙及起始位置設置Figure 4 Barriers and starting position settings

圖5 起火點Figure 5 Fire point

圖6 標志牌Figure 6 Sign board

1.6 實驗任務

采取組間實驗形式。兩組參試者在兩種不同信息界面下進行獨立實驗，第1組的兩位參試者通過界面呈現(xiàn)的靜態(tài)信息進行溝通交流尋路；第2組的兩位參試者通過界面呈現(xiàn)的動態(tài)信息進行溝通交流尋路。實驗任務是參試者從虛擬建筑物里成功逃生，實驗需兩人協(xié)作完成，1人充當建筑外的指揮者，另1人充當建筑內(nèi)的逃生者，兩人需要通過信息的實時溝通不斷完善尋路決策，找到逃生出口。

在以靜態(tài)信息呈現(xiàn)界面的實驗過程中，指揮者看到的界面是以平面次序呈現(xiàn)，無法看到動態(tài)的起火點和障礙物，因此逃生者必須與指揮者溝通，向他描述當前遇到的情況，例如，“我前面遇到起火情況了”或者“我前面標志顯示此路不通了”。指揮者根據(jù)平面布局圖通過點擊界面設置導航路徑引導。如果在逃生者到達出口前遭遇到火災或障礙物導致無法前行的情況，雙方重新制定路線直到實驗結(jié)束，到達終點。

在以動態(tài)信息呈現(xiàn)界面的實驗過程中，指揮者和逃生者可以看到相同的內(nèi)部環(huán)境，因此指揮者可以知道逃生者的實時情況，比如遭遇的困難。但是由于在此界面下，指揮者無法得知逃生者所看到的界面，因此逃生者需要向指揮者描述其當前的界面狀態(tài)，例如，“你在地圖上給我標記的路徑我現(xiàn)在可以看到”等。指揮者根據(jù)動態(tài)信息界面通過點擊界面設置導航路徑引導。如果在逃生者在到達逃生出口前遭遇到火災或障礙物導致無法前行的情況，雙方重新制定路線直到實驗結(jié)束，到達終點。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計分析

參試者在靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下，尋路時間、尋路路程、搜尋時間占比、修正次數(shù)和確認次數(shù)的平均值統(tǒng)計如表1所示。結(jié)果顯示，靜態(tài)信息界面下參試者尋路所用時間是130.1s，尋路所走路程長度是386.9 m，搜尋時間的占比是23.3%，共進行5.63次的路線修正以及11.25次的路線確認。動態(tài)信息界面下參試者尋路所用時間是219.4 s，尋路所走路程長度是475.6 m，搜尋時間的占比為30.3%，共進行8.43次的路線修正以及9.14次的路線確認。以上結(jié)果可以看出，與動態(tài)信息界面相比，靜態(tài)信息界面下人員尋路時所花費的時間更少，尋路所走的路程更短、搜尋時間的占比更低，尋路過程中對路線進行修正的次數(shù)更少，但對路線進行確認的次數(shù)更多。

表1 描述性統(tǒng)計量Table 1 Descriptive statistics

對實驗過程中視頻拍攝記錄的參試者溝通過程進行匯總后，對其進行語言編碼分析。依據(jù)文獻[9]、[17]，本文將參試者的溝通內(nèi)容共劃分為指路、修正路線、進行確認以及請求修正4個部分。將實驗過程中參試者的語言歸到4個部分中，如表2所示。

表2 語言編碼分析Table 2 Language coding analysis

將靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下的指路、修正路線、進行確認以及請求修正次數(shù)平均值進行統(tǒng)計，如圖7所示。結(jié)果表明，靜態(tài)信息界面下的指路次數(shù)為17.25次，共進行5.63次的路線修正，11.25次的確認，請求修正6.88次。動態(tài)信息界面下的指路次數(shù)為17.86次，共進行8.43次的路線修正，9.14次的確認，請求修正6.86次。上述結(jié)果表明，與動態(tài)信息界面相比，靜態(tài)信息界面下指揮者進行指路的次數(shù)與請求修正的次數(shù)差別不大，進行修正的次數(shù)更低，但進行確認的次數(shù)更高。

圖7 編碼分析統(tǒng)計Figure 7 Coding analysis statistics

2.2 方差分析

為驗證逃生所走的路程、逃生所用的時間、逃生的搜尋時間占比、逃生路線的修正次數(shù)和逃生路線的確認次數(shù)在靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下是否存在顯著性差異，本文采用單因素方差分析的方法，如表3和表4所示。

表3 不同信息呈現(xiàn)下路程單因素方差分析Table 3 Single factor analysis of variance in different information presentation

通過對靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下的尋路路程長度進行分析，發(fā)現(xiàn)兩種信息呈現(xiàn)形式下的尋路路程長度有顯著性差異 (P= 0.019＜0.05)。結(jié)果表明，在尋路過程中，界面信息不同的呈現(xiàn)方式會導致參試者在路徑選擇的方式上有顯著差別，如表3所示。結(jié)合表1的結(jié)果可以看到，靜態(tài)信息呈現(xiàn)形式下的尋路路程長度顯著小于動態(tài)信息呈現(xiàn)形式下的尋路路程長度。

通過對靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下的尋路時間進行分析，發(fā)現(xiàn)兩種信息呈現(xiàn)形式下的尋路時間長短有顯著性差異 (P= 0.026＜0.05)。結(jié)果表明，在尋路過程中，界面信息不同的呈現(xiàn)方式會導致參試者在路徑行走時間上有顯著差別，如表4所示。結(jié)合表1的結(jié)果可以看到，靜態(tài)信息呈現(xiàn)形式下的尋路時間顯著小于動態(tài)信息呈現(xiàn)形式下的尋路時間。

表4 不同信息呈現(xiàn)下時間單因素方差分析Table 4 Analysis of time single factor variance under different information rendering

通過對靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下搜尋時間占比進行顯著性分析，發(fā)現(xiàn)兩種信息呈現(xiàn)形式下的搜尋時間占比有顯著性差異 (P= 0.003＜0.05)。結(jié)果表明，在尋路過程中，不同的尋路信息提示方式會導致指揮者和尋路者在搜尋次數(shù)上存在顯著差別，如表5所示。結(jié)合表1的結(jié)果可以看到，動態(tài)信息呈現(xiàn)形式下，也就是參試者雙方擁有相同視角時的搜尋時間占比要顯著高于參試者雙方共享局部靜態(tài)信息時的搜尋時間占比。這表明參試者在不同的信息呈現(xiàn)形式下會作出不同的尋路決策。

表5 搜尋時間占比顯著性分析Table 5 Significance analysis of the proportion of search time

通過對靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下修正路線的次數(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)兩種信息呈現(xiàn)形式下對路線進行修正的次數(shù)有顯著性差異 (P= 0.043＜0.05)。結(jié)果表明，在尋路過程中，不同的尋路信息提示方式會導致指揮者和尋路者在修正尋路路線上存在顯著差別，如表6所示。

表6 不同信息呈現(xiàn)下修正路線顯著性分析Table 6 Significance analysis of modified routes under different information rendering

結(jié)合圖7的結(jié)果可以看到，指揮者在指揮過程中給尋路者指示信息的數(shù)量不存在顯著差異，但就對路線修正的次數(shù)而言，靜態(tài)信息呈現(xiàn)形式要顯著低于動態(tài)信息呈現(xiàn)形式。這表明當雙方擁有相同視角時，在尋路溝通過程中選取參照物的數(shù)量會更多，出錯以及進行路線修正的次數(shù)也會更多。

通過對靜態(tài)信息界面和動態(tài)信息界面下確認路線的次數(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)兩種信息呈現(xiàn)形式下對路線進行確認的次數(shù)有顯著性差異 (P= 0.004＜0.05)。結(jié)果表明，在尋路過程中，不同的尋路信息提示方式會導致指揮者和尋路者在確認尋路路線上存在顯著差別，如表7所示。

表7 不同信息呈現(xiàn)下確認數(shù)量顯著性分析Table 7 Significance analysis of the number of confirmations under different information rendering

結(jié)合圖7的結(jié)果可以看到，就路線確認的次數(shù)而言，靜態(tài)信息呈現(xiàn)形式顯著高于動態(tài)信息呈現(xiàn)形式。這表明在靜態(tài)信息界面下，雙方在尋路溝通過程中無法共享視角，所以產(chǎn)生更多次的路線確認。而當雙方擁有相同視角時，無需口頭確認看到的對象，所以產(chǎn)生較少次的路線確認。雖然先前認為路線確認次數(shù)的增加不僅會使尋路時間加長，還可能使認知地圖的構(gòu)建難度增大，但由于在實際尋路的過程中確保了尋路的正確性，使得修正路線的時間大大減少。雖然自我參考框架的認知方式為人員帶來更高的自由度，但出錯率也會增加，從而導致尋路的有效性降低。

3 討論

針對實驗結(jié)果，從尋路層面針對時間、路程進行分析，在空間信息的交互層面在尋路層面的基礎上結(jié)合搜尋時間占比、確認次數(shù)、修正次數(shù)進行討論。

尋路層面，如表3 ～ 4所示，基于靜態(tài)信息界面的尋路時間更短，尋路路程更短。靜態(tài)信息界面的空間認知對象是基于平面布局圖的，包含概覽知識，在空間要素層面，它的認知對象層級更高，更趨向于一種空間布局。它使得空間感知更傾向?qū)臻g整體格局的感知，更易于形成環(huán)境空間表征的認知方式。在多數(shù)研究中，環(huán)境空間表征包含更低的誤差，往往會有更好的尋路表現(xiàn)[6-7]。動態(tài)信息界面的空間認知對象是基于尋路者自身，它包含更多的空間認知對象，例如門牌號、障礙物等，在空間要素層面，它的認知對象層級更低，更趨近于游覽式的空間認知。空間感知更傾向于路徑知識，優(yōu)點是更準確地自我指向控制，缺點是隨著時間的增加，路徑知識會帶來更多的誤差，使得在單一尋路任務中隨著轉(zhuǎn)角的增加路徑方向效應增加。

在空間交互層面，如表5 ～ 7所示，靜態(tài)信息界面包含更多的確認、更少的修正、更少的搜尋時間占比。結(jié)合尋路層面這種表現(xiàn)是正確的，即在擁有相同視角的情況下，人員會產(chǎn)生更少的交互行為與更多的探索[15]，在相同空間布局中會有更多空間對象的確認[9,18]。結(jié)合交互行為來看尋路行為，更少的修正代表更少的錯誤路徑，更多的確認代表雙方基于的空間框架為環(huán)境參考框架，更多的搜尋代表雙方的空間框架為自我參考框架。所以基于自我參考框架有更多的搜尋時間占比、修正空間對象及路程?；诃h(huán)境參考框架有更多空間對象的確認、更短的路程及更少的空間對象的修正。

就實驗數(shù)據(jù)而言，相比在動態(tài)空間信息下，人員在建筑內(nèi)尋路時使用靜態(tài)空間信息更有助于逃生路線的精準制定，更穩(wěn)定與更少空間標識的使用使得尋路更優(yōu)。火焰、障礙塑造的緊迫與對空間布局的破壞沒有影響到環(huán)境參考框架在尋路中的結(jié)果。造成這種結(jié)果可能是由于實驗所選取的環(huán)境是基于實際存在的建筑，建筑設計經(jīng)過多年發(fā)展有明確規(guī)定，逃出口要盡可能的集中、更利于人員尋路，在設計理念上考慮過一定程度的道路阻塞對空間結(jié)構(gòu)的影響[19]。在山地救援、開放空間、黑暗環(huán)境等空間中，可能基于自我參考框架針對不確定環(huán)境的空間感知更優(yōu)。綜上所述，消防日常演練、定點訓練等基于所負責片區(qū)的空間救援、訓練基于靜態(tài)參考框架的交互方式更利于完成尋路目的，針對非規(guī)范建筑中空間信息的交互模式還有待進一步研究。

4 結(jié)論

本文探討了建筑火災中遠程空間信息的不同呈現(xiàn)形式對人員尋路決策的影響。研究搭建模擬真實火災的虛擬逃生平臺，將參試者設立為指揮者和逃生者，研究火場中空間信息的交互行為，獲得不同信息呈現(xiàn)形式下的人員尋路數(shù)據(jù)并進行分析。結(jié)果表明，基于概覽知識的環(huán)境參考框架進行溝通可以使雙方更快在高水平空間要素上達成共識縮短用時?；诼窂街R的自我參考框架雖然使得雙方更能把握火場中動態(tài)變化的空間信息要素，但參照物的增多反而讓空間信息的交互策略變得更低效。因此就高層建筑火災中的尋路行為而言，障礙物存在的情況下無論在尋路本身或交互層面基于概覽知識的環(huán)境框架都優(yōu)于基于路徑知識的自我參考框架。