基于心理感受的公共地下车库视觉识别指标优化策略*

2023-01-17陈科吉张青文

西部人居环境学刊 2022年6期

陈科吉翁季张青文曾敬

0 引言

在土地资源日益紧张的城市环境中，地下空间的开发成为了城市化建设发展的必然趋势[1-3]，地下车库也成为了解决矛盾的合理应对方式。但大量的地下车库仅从功能性照明出发营造光环境，缺乏足够的视觉识别指标，对使用者产生的心理影响较为消极[4-6]。地下车库因考虑节能[7]，有着空间照度较低、光源显色性不足、色温不恰当等缺点，令使用者缺乏足够的安全感与舒适感[8]，从而导致使用者不愿使用地下车库空间，即使使用也因心理感受消极而迅速慌张地离开，同时车库内部某些阴暗空间有犯罪发生的可能性，成为了安全隐患。在我国现有的地下车库照明设计标准中[1-2]，即使达到了最小标准值，也只满足使用者在地下车库中的最基本功能需求，心理感受仍较为消极，而且规范中缺少色温的建议值。因此，寻找到能较好满足使用者心理感受的视觉识别指标至关重要。

1 研究概况

研究表明照明参数能较大地影响人的心理感受[9]，如足够的水平地面照度能满足人看清地面障碍物的需求[10-11]，足够的显色指数能表达清楚空间内颜色的真实性[12-13]，不同的色温能营造空间内不同的氛围[14]。本文以视觉识别指标中的水平地面照度，显色指数，色温等关键照明参数作为研究要素。探讨其对地下车库使用者的安全感、舒适感、清晰感、轻松感、趣味感、驻留感、光感等7种心理感受指标的影响机理[8]。

在国外的地下空间设计研究中，停车库的安全性和舒适性不仅仅要从建筑设计的角度考虑，如明确的方向感、清晰的流线等，还需要从物理环境的角度考虑，以营造良好的使用环境[15-17]。在设计规范中，只有国外的《室内工作场所照明》CIES 008/E2001唯一强调了增加垂直面照度以提高心理感受中的安全感[18]。但也没有具体阐述数值大小以及显色性等定量指标。

相比国外，国内地下建筑发展较晚，但起步迅速。研究表明，地下车库内最重要的物理环境就是它的光环境。国内对于地下车库的天然采光研究得较多，也研究了一系列地下天然采光的建筑设计手法，在天然光对地下车库的方向性和指示性有较为深刻的研究，但在人工照明条件下，关于地下空间使用者心理感受的研究目前仍然较少[19-21]。国内将车库的区域分得较细，照明设计标准中不同区域有不同的标准值，但这些照度仅仅目前满足功能的需要，没有和使用者的心理感受有良好的联系[22]。

笔者通过调研实测与主观评价相结合的实验方法，对地下车库的视觉识别指标与心理感受相关性进行探讨。通过调研实测与评价，并利用统计学的方法对相关性进行分析，获得了视觉识别指标与心理感受相关性的结果，并根据相关性结果提出了定量的优化策略。该研究成果也对类似的昏暗室内公共空间具有重要的借鉴意义。

2 实验方法

2.1 研究思路

本文对重庆两所典型地下车库的10个典型特征区域进行了调研实测与评价，实测了照明视觉识别指标，包括水平地面照度、色温、显色指数等[23-24]。选择对使用者较为重要的7种心理感受，并通过语义分析法（SD法，Semantic Differential）构建评价问卷[25]。在实测特征区域之后，让受测者在区域内观察测点并进行评价，获得心理感受评价分值。之后进行相关性分析，找到满足良好心理感受的视觉识别指标范围，并以此为基础提出优化策略。

2.2 实验场地

实验对象为重庆大学B区停车库与重庆市沙坪坝站停车库。重庆大学B区停车库为2016年新建城市公共停车库，车库用地面积21 588 m2，总建筑面积30 094 m2。建筑层数为地下两层，负一层净高3.5 m，负二层净高3.4 m，车库内只停放小型车和微型车，停车泊位1 031辆。其中无障碍停车泊位19辆，并预留充电柱车位，日均使用人次约为200人次。

重庆市沙坪坝站地下车库修于2018年1月，整个建筑采用TOD（以公共交通为导向的开发，Transit-Oriented Development）模式运作，将商业、娱乐、公交、铁道等复合功能统一集中在同一建筑中。建筑内人流量大、车辆密集，车库内设备较新。停车库目前已开放负三层至负四层，目前所开放的停车使用面积约为25 350 m2，净高约为4.2 m，车位目前开放总计约800个。地下车库每层楼共分为A区与B区，每个区域拥有停车位200个，日均使用人次约为800人次。

通过调研得知，两车库内均以功能性照明的T5荧光灯为主，功率约为30 W，且配有其他不同光色光源作为局部辅助照明。重庆大学B区停车库的灯具距地面高3 m，沙坪坝站的灯具距地面高2.7 m。两车库在特征区域内灯具布置方式较为相似（图1-2）。但因使用的光源参数不同，且灯具离地面的高度不同，其空间光环境的水平地面照度、色温、显色指数等视觉识别的关键照明参数具有一定差异性。通过在上述两车库内进行实验，能够较好的得出使用者在不同照明情况下的心理感受。

图1 重庆大学B区灯具布置图1：350Fig.1 layout of lighting fixtures in Area B of Chongqing University 1:350

2.3 实验过程

首先对两个地下车库进行前期调研，确定光环境最为稳定，变化最小的时间段。通过为期一个月的预测试，发现每日晚上10点时车库的使用人数较少，库内机动车都处于停车位上，内部环境较为稳定，较少有其他因素干扰。其每晚相同区域的光环境变化较小，能取得较为准确的结果。经过前期的调研，对使用者停车完成后的行走路径进行分析与汇总，总结出使用者停车后的行走路径。先广泛的在两个地下车库内对使用者进行粗略的访谈，每个车库各选择30名本车库使用频次较高的使用者，对车库具有一定的熟悉性，能具有一定的代表性。继而进行深度访谈调查，得到车库常用使用者在行走路径中光环境最为典型的10个特征区域（每个车库各5个）（表1）。每个特征区域依次连接可以形成完整且最常用的行走路径，且特征区域为行走路径中不同光环境的典型代表。故通过依次对特征区域进行实测，能够有效反映出车库内使用者频率最高的行走路径光环境分布情况。

表1 特征区域编号Tab.1 characteristic areas numbers

在实测之前同样也进行先导测试，在晚上10点进行，对特征区域以及相邻的相同光环境区域进行实测。通过测试结果可知，特征区域与相邻的相同光环境区域实测数据差异性较小，具有一致性，故选择的特征区域能很好地代表相同区域的光环境。在不同的特征区域内，其水平地面照度、色温、显色指数均有较大的差异，表明特征区域的物理光环境具有一定的代表性，故所选区域能较好的反映出行走路径中不同照明参数下的使用者心理感受指标。

图2 沙坪坝站灯具布置图1：350Fig.2 layout of lighting fixtures in Shapingba station 1:350

对10个特征区域进行照明参数的实测，在每个特征区域内选取区域中心边长为2 m的正方形区域，并布置A-D四个评价区域，评价区域为边长为1 m的正方形，通过对每个评价区域内的多个测点经行多次实测并计算平均值，从而得到特征区域内四个评价区域的视觉识别指标平均值（图3）。

图3 区域内测点布置图1:50Fig.3 the layout of measurement points in the area 1:50

在进行场地的实测过后，对受测者进行心理感受评价打分，获得受测者在不同特征区域内的心理感受评价平均分值。最后进行相关性分析，得出心理感受和视觉识别指标的相关性，为优化使用者的心理感受做出了理论基础。

3 实验数据

3.1 物理环境实测数据

测量选用的器材为分光辐射照度计CL-500A（图4）。所用器材能直接测出测点的水平地面照度、显色指数，色温等照明关键参数。测试时将CL-500A分光辐射照度计水平放置于特征区域内的测点上，以测试水平地面照度，其感光元件水平朝上放置，因仪器自身感光元件高度为80 mm，故测试时实际测量的高度为距离水平地面80 mm。待光环境稳定过后进行测量，在测量之前进行校准与调零，确保参数测量准确，在测量时及时记录数据，并剔除无效数据进行重新测量，测量结果见表2。

表2 特征区域测量数据Tab.2 measurement data of characteristic regions

图4 CL-500A分光辐射照度计Fig.4 CL-500A spectral radiation illuminator

实测与预测试的结果相同，在相同的车库的特征区域内，其水平地面照度，显色指数，色温具有一定差异性，能较好地反映同车库内行走路径的典型光环境。在不同车库的特征区域内，其水平地面照度、色温、显色指数均有较大的差异，能较好地反映不同车库的不同光环境。实测结果表明特征区域的物理光环境具有一定的代表性，故所选区域能较好地反映行走路径中不同照明参数下的使用者心理感受指标。

3.2 心理感受评价数据

实测结束后，选取在本车库内使用过多次，对本车库具有一定熟悉程度的使用者进行心理感受评价测试。评价测试依次在上述10个特征区域内进行。受测者站在特征区域内的中心点，分别环绕观察特征区域内的地面上的4个评价区域，并进行心理感受评价打分。为了排除其他空间元素或视觉元素的干扰，事先告知受测者只能观察地面所标记的评价区域。在心理感受评价时，随时记录并且对两车库的受测者的信息进行对比，控制两车库受测者的性别、年龄，使其具有一致性。将发放的问卷回收后进行统一分析，将对象的等基本信息进行统计，共计发放问卷152份，其中有效问卷144份，两车库各77份有效问卷。其中男性56人，女性88人，受访者的女性多于男性，见图5。其中30岁以下的青年群体达到了占比的62%，30岁至50岁的中年群体占到了33%，50岁以上的受访者较少，仅占5%，故本次调查的受访者以中青年群体为主，年龄分布见表3，受测者的裸眼视力或经过矫正后的视力都在1.0以上（国际视力表）。

表3 受测者年龄分布Tab.3 age distribution of subjects

图5 受测者性别分布Fig.5 gender distribution of subjects

心理感受评价的问卷基于SD法构建，其心理感受指标共分为5个等级，其中1级为最好，定为2分，2级为1分，3级为0分，4级为-1分，5级为-2分，如表4，其评价结果如表5。

表4 心理感受评价指标体系Tab.4 evaluation index system of psychological feelings

表5 心理感受评价分值Tab.5 evaluation scores of psychological feelings

4 实验数据讨论分析

对实测数据进行分析，删除明显有误差的数据，并计算出各个特征区域的视觉识别指标的平均值。从特征区域的编号顺序来看，其中1—5号的水平地面照度较6—10号低，最大值为9号区域，为78.49 lx，最小值为5号区域，为7.43 lx，相差71.06 lx；色温、显色指数的变化相对于水平地面照度而言，其变化程度较小，其中整体而言1—5号特征区域的显色指数较低，6—10号特征区域的显色指数较高，最大值为10号区域，为84，最小值为3号区域，为72.25，相差11.75；1—5号特征区域的整体色温更高，6—10号特征区域的整体色温更低，最大值为2号区域，为6 222K，最小值为9号区域，为5 362K，相差860K。

4.1 相关性分析

对重庆大学B区地下停车库，沙坪坝站地下停车库特征区域内的物理实测数据与心理感受评价进行相关性分析。首先以地面照度、显色指数、色温为因子，与各项心理感受采用多重比较进行方差分析，并在方差分析后采用Bonferroni校正进行事后检验[26]，如表6所示。

表6 多重比较与Bonferroni校正结果Tab.6 multiple comparisons and Bonferroni correction results

方差分析与Bonferroni校正结果表明，地面照度、显色指数、色温与多种心理感受之间具有显著性差异，证明本文的视觉识别照明指标与心理感受具有一定的相关性，但具体的相关性系数是如何，还需选择合适的相关性分析进行进一步说明。针对具有显著差异的视觉识别照明参数与心理感受进行进一步相关性分析，由于照度、显色指数、色温均为连续变量，通过SD法构建问卷从而获得的心理感受评价等级为有序变量，评价分值为连续变量，故采用Spearman相关系数的方法进行相关性分析，以得出具体的相关系数。因两车库的光环境具有较大的差异，先分别对两车库进行心理感受相关性分析并做出比较，发现两车库相关性结果具有一致性。再结合两者车库的所有数据进行相关性分析，以获得更为准确的相关性结果。两者其相关性研究结果汇总如下，如表7所示。

表7 Spearman相关系数分析结果Tab.7 Spearman correlation coefficient analysis results

通过相关性分析，得出地面照度对上述所有心理感受都具有较强相关性，其中地面照度与光感的相关性最强，达到了0.728，呈强相关。其中各项的相关性分析显著性P值均小于0.001，极具显著意义。证明地面照度能够较强地影响地下车库使用者的安全感、舒适感、清晰感、轻松感、趣味感、驻留感与光感。

显色指数与趣味感有一定相关性，相关系数为0.353，呈弱相关，其相关分析显著性P值为0.013，具有显著意义。证明显色指数能一定程度上影响地下车库使用者的趣味感。

色温与光感有一定的相关性，相关系数为-0.452，呈中等程度相关，相关分析显著性P值为0.002，极具显著意义。证明色温能一定程度上影响地下车库使用者的光感。

选取上述具有相关性的研究要素，并对具体的值进行拟合，拟合曲线呈二次函数，其中拟合程度见表8。

表8 曲线拟合程度Tab.8 curve fitting degree

4.2 视觉识别指标优化

对于水平地面照度而言，随着照度的增加，使用者所有心理感受均呈上升趋势，结合水平地面照度与各项心理感受的拟合曲线图进行分析（图6-7）。发现在一定程度范围内，心理感受各项分值随着水平地面照度的增加而增加。心理感受分值为0时，其自身的感受较为中性，表示不具备消极的心理感受。其中清晰感、安全感在水平照度约为40lx的情况下，不具备消极的心理感受；其中光感、舒适感在水平照度约为50lx的情况下，不具备消极的心理感受；轻松感在水平照度约为60lx，不具备消极的心理感受；其中驻留感与趣味感要求较高，只有接近80lx才不具备消极的心理感受。

图6 水平地面照度与心理感受分值拟合曲线1Fig.6 fitting curve of horizontal ground illumination and psychological perception score 1

对于显色指数而言，随着显色指数上升，使用者的趣味感上升趋势较为明显。结合显色指数与趣味感的拟合曲线图进行分析（图8）。发现在显色指数较低的时候，随着显色指数的增加，其趣味感的上升速度先较快后平缓。当显色指数低于70时，其趣味感的分值已经非常接近于-1，为了让人有足够的趣味感，其趣味感的评分应该大于-1.0，故其显色指数不应小于70；当显色指数约为75时，其趣味感为-0.50，其趣味感随显色指数的变化速率开始变缓；当显色指数为80时，其趣味感随显色指数的变化速率趋近于平缓。

图8 显色指数与心理感受拟合曲线Fig.8 fitting curve of color rendering index and psychological feeling

对于色温而言，当在5 200～6 300K色温范围内，随着色温上升，使用者光感先上升后下降趋势较为明显。结合色温与光感的拟合曲线进行分析，见图9。发现色温与光感的拟合曲线呈二次函数。在5 200～6 300K范围内，当色温约为5 700 K时其光感最大值，但此时的光感的分值也仅高于0。在5 700K之前，光感随着色温升高而升高，当达到5 300K时，心理感受分值大于0，不再具有消极的心理感受，在5 700K之后，光感随着色温下降而下降，当达到5 900K时心理感受分值小于0，随着色温继续增大，其心理感受将变为消极状态。

图9 色温与心理感受拟合曲线Fig.9 fitting curve of color temperature andpsychological feeling

另外，空间光环境中色温是结合场地颜色复合而得出，光源发出的光会经过墙面地面多次的反射，并会吸收特定颜色的光线，在某种程度上会影响整个光环境的色温，影响程度相对较小。测试区域的墙面为白色，故墙面颜色对环境色温影响的较少。测试区域的地面颜色相对鲜艳，光线经过多次反射，对空间光环境的色温会造成一定程度的影响，其颜色越鲜艳、反射系数越高，便对光环境的影响越大，在一定程度范围内会影响使用者的心理感受。

经过测量，1—5号区域的地面为深灰色混凝土，经过测量其反射系数为0.18；6—10号区域的地面为深绿色油漆饰面，经过测量其反射系数为0.24。结合地面颜色进行分析，通过比较得出6—10号区域相对于1—5号区域整体心理感受较好，其中趣味感与驻留感的差异较为显著。6—10号区域使用了相对鲜艳的颜色，且为保证其有良好的视觉效果，6—10号区域需要使用显色指数相对1—5号区域更高的光源。故在考虑色温设计时，虽地面材料对色温影响相对较小，但若能考虑到空间内材料颜色与反射系数对色温的综合影响，能获得更好的心理感受。

故按水平地面照度满足心理感受的程度可以分为四档标准，其中低标准应满足照度标准值大于40 lx；较低标准应满足照度标准值大于50 lx；中档标准应满足照度标准值大于60 lx；高标准应满足照度标准值大于80 lx。按显色指数满足心理感受的程度可分为三档标准，其中低标准应满足显色指数大于70；中档标准应满足显色指数大于75；高标准应满足显色指数大于80。当色温的大小处于5 200～6 300K区间时，最佳色温建议值为5 700 K。建议使用反射系数较高与颜色鲜艳的材料作为地面铺装以达到更好的趣味感与驻留感。

在本课题所研究的视觉识别照明参数中，地面照度与光感的相关性系数达到了0.728，相关性相对其余心理感受最强。地面照度与其余各项心理感受指标的相关系数均约为0.650，具有较强相关性。显色指数与趣味感、色温与光感的相关系数约为0.400，具有一定相关性。故在本课题的研究中，地面照度与各项心理指标有较好的相关性，在设计中需要重点考虑。色温与显色指数对人的心理感受具有一定相关性，但影响程度相对地面照度较小。在空间光环境中，还另有墙面照度、半柱面照度、立体感指标、照度均匀度等可能会对人的心理感受有所影响。本文的实验方法为使用者观察地面后进行心理感受评价，研究要素聚焦于地面照度、空间显色指数、色温等。在地下车库内，上述其余的照明参数与心理感受的相关性结果是如何，还需要在今后的研究中进一步进行验证与说明。