基于眼动追踪技术的传统村落空间品质解析

冷嘉伟*，邢寓

人因工程学（Ergonomics）以人—机—环境所构成的整体系统作为研究对象，把系统中的人作为出发点，通过对个人的生理、心理、感知和认知等方面的研究，提出设计与优化的理论方法与策略，最终实现人—机—环境的最佳匹配[1]。人因工程学对人与物质界面关系的关注，使其与建筑学有着天生的兼容性[2]。其实践应用主要是通过眼动仪、皮电传感器等人因工程仪器设备测量和记录人的生理、心理、行为数据，据此客观描述人在空间中的真实体验，量化人的空间感知与环境设计要素之间的相互作用关系[3]，进而为建筑设计专业人员提供精准的设计决策。眼动追踪技术使用眼动仪追踪被试者的眼球运动，它可以客观分析空间物质要素的关注轨迹、兴趣点和频度[3]，是人因工程学在建筑、规划和景观设计研究中最常用的技术之一。

传统村落是我国传统文化的重要载体，具有丰富的空间层次和环境要素。对传统村落的既往研究多在田野调查基础上展开定性研究，往往依赖主观感受和经验判断，缺乏科学的验证。对于人在村落空间中感知的定量研究，一直鲜有开展。本文基于眼动追踪技术，试图通过实验与观察，分析研究传统村落的空间品质，对传统村落空间的价值要素做出客观判断（图1）。

1 研究框架

运用眼动仪对传统村落空间和民居建筑要素进行研究，其技术路径是：开展眼动追踪实验，包括数据提取和筛选，得到注视轨迹图、热点图、AOI 兴趣图等图示化信息以及注视次数、注视时长等基本眼动数据；开展问卷调查，借助语义差别法来设置问卷，运用一系列形容词来对传统村落空间的价值要素进行评判与给分[4]；结合传统村落空间特征定性研究，经过空间视觉显著度分析和影响因素权重确定，对传统村落空间品质进行解析（图2）。

2 研究技术路线

研究选取江苏省南京市溧水区的李巷村为例，以李巷村其中一个场景节点A 为研究对象（图3），阐述眼动追踪技术在传统村落空间品质感知和解析方面的应用。实验步骤如下：（1）引导被试者戴上眼动仪，调整好角度，进行校准；（2）校准成功后，让被试者坐在显示屏前约2m 处，向被试者介绍实验的目的、流程与注意事项；（3）在屏幕上依次播放李巷村的9 组（共36 张）样本照片，设置每张照片的播放时长为7s，同时眼动仪开始追踪并记录；（4）眼动实验结束后，请被试者填写主观评价问卷。

3 场景A-位置

首先，被试者佩戴眼动仪观察场景节点A，获取该空间感知的注视轨迹、热点分布、AOI兴趣区分布等眼动数据，相关结果如下：热点图以颜色呈现视觉关注度，关注度和颜色的关系为：红色＞黄色＞绿色；注视轨迹图是以点的形式呈现的视觉轨迹图，表示观察时注视的先后位置以及轨迹。从所有被试者叠合生成的热点图（图4）可以看出，被试者对于场景A-南的道路前方关注最多，反映出场景空间导向性的受关注程度最高；从注视轨迹图（图5）可以看出，被试者大多也是先看到道路前方的区域，其次是右边建筑的入口廊柱，还有中心区域左边的绿化部分。AOI 兴趣区分析是对视频进行语义分割，得出眼动实验样本中兴趣区域的相关注视数据。以场景A-南为例，其空间要素被划分为5 类（图6）：road（道路）区、building（建筑物）区、terrain（自然地形）区、vegetation（植被）区、fence（围栏）区。统计实验过程中较为稳定的5.1s时间段内，平均注视时间（图7）及兴趣区平均注视点个数。从AOI 平均注视时长表可以看出，对于场景A-南，被试者关注区域的时长排序为：植被＞建筑物＞自然地形＞道路＞围栏。

4 场景A-南-热点图

5 场景A-南-注视轨迹图

6 场景A-南-语义分割叠合图

7 场景A-南-AOI平均注视时长统计表（单位：s）

其次，被试者填写运用语义差别法（SD）设计的调查问卷，采用言语尺度对人的直观感受进行定量测定，评价共设置5 个梯度，分别赋值1～5 分。计算场景A 空间的问卷统计结果显示 （图8），东向的开放程度最高，西向的丰富度最好，南向的空间感受舒适性最好，东向的空间印象最深刻。

8 场景A-问卷统计结果（单位：分/人均）

最后，通过综合热点分布、注视轨迹、AOI 兴趣区平均注视时长等实验数据分析，结合调查问卷得出实验结论：被试者对场景A-南的前方区域关注最多，绿化区域的关注时长最久。由此可以做出如下判断：（1）右侧建筑品质一般，关注度不高，可以纳入改造类别；（2）前方曲径通幽更能引起游人关注和好奇，路径可以是设计的重点；（3）左侧绿化有层次，吸引较大，景观绿化是传统村落空间的有机组成部分。

从上述实验及所得出结论来看，人因工程技术对于传统村落空间的研究可以从两方面进行拓展：一方面，可以将实验数据的分析转化为建筑学语境下可操作的基于眼动追踪技术的空间品质定量研究，从而建立起有关传统村落空间质量的综合评价体系；另一方面，利用眼动追踪技术，发掘人的空间认知与空间要素之间的相关性，进而对传统村落空间的品质进行解析，总结出空间优化要素和设计要点，形成相应的设计导则，为分级分类保护与更新传统村落和民居提供科学的设计依据。□（致谢：项目研究和论文写作过程中得到东南大学建筑学院周颖教授的帮助和支持，并获益于王举尚、尤会子、朱佳真、戴海超、汪飞宇、张笑寒同学参与实验，在此表示感谢。）