城市公共空间导示系统的通用性设计趋势——维度与载体多样化

曹伊洁，萧冰

（上海交通大学，上海 200240）

一、城市公共空间导示系统概述

（一）城市导示系统设计的研究价值

导示系统是能引导城市居民和游客更快找到正确方向、到达目的地的空间信息载体。随着公共空间的发展、交通系统的发展，环境结构越来越复杂，人民对于环境信息的获取需求也越来越高，所以导向系统是城市必须要具备的基础设施。

从社会价值上看，完善的导示系统更能反映城市的文明程度和科学有效的管理水平，提高城市空间利用率；而它的经济价值在于提高人们寻路的效率，同时也提高了整座城市的流通和运转效率；导示系统中的视觉元素的运用则能够展现城市独特的文化和特色，具有文化价值和美学价值。可以说一套完整的导示系统就是城市的无形资产，彰显城市形象。

随着技术发展，GPS技术在某种意义上取代了城市街道的导示，但是GPS无法精确地定位和识别公共空间里的小目的地，当人们位于医院、公园等公共空间内部的时候，更习惯于利用导示系统而非GPS。所以导示系统有着GPS技术无可代替的性质。而在未来，随着人们居住、活动的空间不断扩展，以及纵向的地下城市空间建设，对于导示系统的研究将会一直持续下去，以适应新的空间环境和城市发展。

（二）通用性——导示系统的设计趋势

1.通用设计概念

通用性设计又称为全民设计，在国内也称为无障碍设计，它的设计理念是：如何能被残疾者所使用，也能被所有人使用。随着城市基础设置的逐渐完备，关于导示系统中图形、文字、色彩的设计方法以及整个系统规划的研究也已成熟，有许多优秀的导示系统已经被成功运用在城市公共空间中，但在导示系统的通用性设计上更多的还停留在实验研究阶段，实例运用则较少。

2.通用性设计的普适性及重要性

据世界卫生组织发布的世界残疾报告中的数据显示，全球估计有超过10亿人或者15%的世界人口带有某种形式的残疾。这个数字在近些年有上升的趋势，世界卫生组织呼吁人们要加强对残疾人的关注。

对于残疾人来说，四肢残疾的人可以通过工具来辅助移动，在获取导示信息方面与正常人水平相同，而对于有视觉以及认知障碍的人来说，他们无法像正常人一样阅读或理解导示信息，这种情况导致他们无法进入许多公共空间，无法使用公共交通，难以融入当地社区，缺乏与社会的交流，往往还会导致心理上的疾病。在许多关于通用设计的研究中都提到了这一问题，比如弗拉基米尔等学者在关于通用性设计的研究背景中就对这一窘境进行了阐述，他认为无法获得平等信息对视障人群来说是问题关键，马斯顿·詹姆斯·R和雷金纳德·G·高雷奇调查发现视障人士在进行活动和旅行时对于导示系统有着强烈的需求，而这种需求也需要得到尊重。在目前的研究中，主要是针对有视觉以及认知障碍的两类人群进行设计，以增强他们独立寻路的能力。

对于普通人来说，情绪波动、压力以及疲劳都会影响我们的认知能力，没戴眼镜的近视人群难以辨认导向标识，年纪大了以后视力和认知也会下降。许多人的一生中总会遇到一些身体上的损伤，而通用性设计也是为了满足更大的群体和情境的需求，其研究的重要性不言而喻。

>图1 盲文导向标识

>图2 低视觉模拟目镜（visual impairment goggles）佩戴效果

二、导示系统的通用性设计研究趋势

（一）针对视觉障碍人群的导示系统研究

视觉障碍包括色弱、色盲、白内障等等有视觉缺陷的人，对于没有完全丧失视觉的人，通过导示标识的图形、颜色对比等方面的特殊设计就可以帮助他们识别环境中的标识。而盲人的寻路问题无法通过视觉上的设计来解决。盲人寻路问题往往可以分成避障和寻路，避障指的是在不撞到物体或绊倒的情况下移动，往往是通过手杖或者导盲犬进行辅助；而寻路是指在对当前位置和航向保持实时了解的同时，从一个地方到另一个地方路线规划的全局问题，与避障相比，盲人对于方向的感知和判断比较困难，寻路的容错率更低，所以导示系统必须是可靠的，才能发挥作用。

最开始被提出的导视系统方式是运用触觉感知的盲道以及盲文标志（图1），但是部分视障者并未学习过盲文，即使是能够阅读盲文的人也很难在空旷的公共空间中自己通过摸索找到盲文标志的位置，而盲道只能让盲人避免障碍物或走出人行道，无法提供更多空间信息。如何让视觉障碍人群能够更及时详细地获取周围的空间信息，更自由地选择自己的步行路线和目的地成为了该领域研究的主要方向，即延长使用者的感知范围，所以研究者纷纷将目光投向了无线技术。

无线射频识别（RFID）技术是近几年被提议以及研究最多的，并且已经有所应用。RFID技术无需识别系统与目标之间建立机械或者光学接触，而是通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，这项技术已经发展了几十年，在医疗环境、图书馆、供应链等产业已经有所应用，但是在导示系统的研究中无疑还是新颖、没有被完全开发和应用的。近年来，大部分研究都将目光放在了穿戴型设备上，大卫·帕里、黑兹尔·詹宁斯四位学者就在论文中提出可以将RFID技术与衣物相结合，将导示信息快速地反馈给视障人士。威利斯·S和埃拉尔·S则在他们的研究中提出了一种基于RFID的信息网格系统——在用户周围的环境中加入发射器作为导向提示，并在鞋子上安装RFID接收器，再通过手杖中的蓝牙作为中介，将导示内容通过语音形式反馈到手机中。位于意大利北部的蒙贝洛就将该技术应用在了广场步行道的导示系统中，设计者在步行道上植入了数千枚标签，通过手杖顶部的天线激活RFID芯片后，芯片就会通过无线射频将信号反馈给智能手机，再通过与手机连接的蓝牙耳机将位置与环境信息传递给视障人士。同样的，椎津百合子及其他三位日本学者则研发一种可以帮助视障人士的白色手杖，他们的设计更为简练，将信息接收和反馈机制都浓缩在了手杖中，这个智能手杖能够感知步行线路上的彩色导航线，通过振动，引导用户沿着导航线走，也能感知地标点上的RFID标签并发出语音提示用户。相较于穿戴型设备，手杖的好处在于大部分的残障人士已经熟悉它的使用方法，能够更迅速地掌握。

随着人工智能的发展，有学者选择将智能机器人作为载体，弗拉基米尔与他的研究团队认为有一些研究中的穿戴型设备会增加用户的物理负载，于是他们将RFID接收器安装在移动机器人上，这个叫RG的机器人能够感知环境中的RFID传感器，并且通过语音告知用户，但是学者大卫·帕里认为机器人系统过于昂贵并且在应用上受到限制，而外放的声音的音量难以掌控，容易受环境噪音影响，或者本身变成一种噪音。所以入耳式的声音信息传递或许更适用于多种环境。

数字签名系统（DSS）也在许多研究中被提到，DSS是可以使用机器视觉来检测和识别距离约3米内的特定标签，搭配IGS（室内导航系统）提供的建筑布局和物理特性信息的空间数据库，通过一个装有红外发射器、红外探测器和摄像机的产品就能够探测到DSS标签并反馈给使用者。在戈登·E·莱格的研究以及B·S·詹的研究报告中都运用到了这一技术，但是DSS的局限性在于它适用于较小的室内环境。

还有的研究中选择利用手机以及其自带的摄像功能进行导示，因为手机作为一种主流消费品，具有技术成熟、便宜、便携、多功能的特点，也不需要进行产品外观设计。詹姆斯·考夫兰和罗伯特设计了能够被手机摄像头捕捉到的色彩标签系统，并进行了评估，但是他们发现由于用户持有手机时会产生运动模糊以及角度偏差，这些问题影响了机器的读取和翻译速度，所以他们的设计目前并不能提高视障人士寻路的效率，尤其对于完全失去视觉的用户来说，几乎是不可能实现的。

远程红外语音信号系统（RIAS），如威廉·克兰德尔及其研究团队就提供了基于远程红外音响信号的交通信号系统，马斯顿·詹姆斯·R通过研究认为RIAS可以为视觉障碍者提供更快、更安全、更自信和更独立的旅行。以OCR（光学字符识别）等技术进行的设计研究，并且都通过实验研究确定其在技术上的可实现性。但是比起目前成熟研究和应用实例的RFID技术，还需要经过更长久的研究过程才能确定其在场景中的适用性。

（二）老年人及认知障碍人群相关研究

世界正在进入老龄化阶段，而中国人口老龄化进程要远远快于很多中低收入和高收入国家，在未来的25年里，中国60岁及以上老年人在全人口中的构成比预计将增加一倍以上，将从2010年的12.4%增长到2040年的28%。多篇研究都表明，随着人们年龄的增长，寻路变得更加困难，与年龄相关的视力、运动，尤其是认知能力的降低可能会影响个人寻路的能力，阿尔茨海默病（AD）大部分发生在老年人身上，超过三分之一的患有阿尔茨海默病（AD）的人在之前的研究中被发现同时患有视觉空间定向障碍，这直接抑制了他们到达目的地的能力，即使在熟悉的环境下也有这种情况。

菲利普斯、沃尔福德、霍基等学者在研究中呼吁人们关注老年人寻路困难的问题，大量相关文献已经开始探索在智能家居中为患有认知缺陷如阿尔茨海默氏症、创伤性脑损伤、脑瘫、智力迟钝和精神分裂症等认知障碍的人提供与生活相关的技术支持。

除了在家居环境中，在社区及城市公共空间中也应该得到关注，增加认知障碍的患者生活的独立性，同时也可以降低家庭、社会的压力。

目前收集的文献中主要研究运用两种方式对导示系统进行设计以针对认知障碍人群，一种是针对导示系统中的符号、图形、色彩进行改进，学者巴特希恩在研究中发现认知障碍患者在寻找途径时也会有意识关注标志，尤其是导向中的颜色和图形信息，但他们的记忆力较差，无法依赖记忆进行寻路，这更体现了导示系统的存在对于认知障碍患者寻路的重要性，加强符号以及图形的可见性，能让患者快速从环境中获取导示信息无疑是研究重点，卢卡·奇安与另外两位学者发现具有动势效果的符号、图形能让人更容易注意到，而强烈的色彩对比也能够起到同样的效果。戴维·马尔克斯等五位学者经过调查发现要帮助老年人在社区中寻路，除了强化地标性建筑，清晰、系统和持续有效的导示系统设计也非常重要。Gharaveis等人发现，采光是支持老年人寻路活动的重要环境因素，可以考虑利用灯光设计进行导示。纳马齐则发现老年人在寻路时倾向于俯视地面，路标应放在老年人的视野范围内。

RFID技术同样也被运用到了这类研究中，研究学者认为形成视觉以外的反馈机制能够更好地唤醒认知缺陷者的感知能力，研究结果也表明RFID网络能够提高认知障碍人群寻路的准确度，同时成本也较低。

三、虚拟实验趋势

相较于传统的视觉导示系统，针对残障人士的导示装置在分布和规划设计上要考虑更多，由于受众人群较为特殊的原因，对于他们来说，寻路的容错率比普通人更低，所以相关研究需要经过更多的调查和实验。

为了提高实验效率，有的研究者开始将虚拟现实、视觉模拟等技术手段运用在导示系统设计的实验和评估中，如学者JB Rousek和MS Hallbeck让被试者佩戴低视觉模拟目镜（图2）模拟视觉障碍人士进行实验研究，分析医院导示系统中通用性设计的缺陷；Christian 贝克尔等四位学者开发了一个基于游戏引擎Unity 4的多主体系统，来模拟人寻路时对标志的感知；维拉尔·E则运用了虚拟现实技术，以在有限空间内模拟更大的场景，评估两种不同形态的导示标志对人寻路认知的影响。

虚拟实验的方式可以更大程度提高研究效率，节约成本，在未来或将成为重要的实验研究方式，但是虚拟实验是否能够达到与实地一样的研究效果，还有待进一步考证。

结论

未来导示系统的反馈机制将不再仅仅停留在对文字、色彩、标志的视觉感知上，研究者开始利用以RFID为代表的无线技术，让导示系统脱离单纯的视觉感知，向多维度感知——如听觉、触觉方向发展，以适应不同需求的人群。这也意味着导示系统的载体可以脱离平面形态，与更多设备结合，呈现多样化形态。基于数字化生态系统的平面导示、智能穿戴与智能家居相结合的方式或许将成为未来空间导示设计的一个趋势。无需视觉接触，也能感知到空间信息。这样的结合不仅能够为特殊人群提供更可靠的导向，也能在一定程度上提高普通人的寻路效率。