基于DIALux软件的夜间城市公园道路光环境感知偏好评价研究

孙欣琨 王荣华

(江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院，江苏 徐州 221000)

夜间的城市公园不仅展现着城市的形象与活力，也是城市居民日常游憩的重要场所，与城市居民的健康生活密切相关。道路作为城市公园中的重要构成要素，发挥着组织交通、引导游览、空间划分的功能[1]。夜间道路照明环境影响着游人对空间的游览意愿与时间选择，不适宜的照明环境会对人的视觉、生理节律、情绪及认知产生多重影响[2]。

研究者通常把照明的感知偏好问题当作是探究光环境与心理情绪相关性的切入点[3]。经典视知觉理论认为，光环境的照度、光色、对比度等因素会影响人们的舒适度和满意度，进而影响人的心理和情绪。心理指人对客观物质世界的主观反映，安全感是心理状态的重要组成部分[4]。而情绪被广泛认同为是一种包括感觉、认知、驱动等的多成分复杂过程，具有多维性[5]。冯特在情绪三度说中提出，情绪需要从3个维度中进行描述，即愉悦度、放松度、平静度[6]；伊扎德则提出情绪四维理论，愉快度、激动度、紧张度和确信度；罗素将情绪简化为价值维度和唤醒维度的二维模型，价值维度用愉悦度表示，唤醒维度用激动度表示。

为了更好地了解人们对不同特征夜景照明的感知偏好，已有学者进行了相关实证研究。Fotios等研究发现，在步行空间中明亮的光源会给人带来更高的安全感，不均匀的光源则会降低人的安全感[7]。Hanyu通过观察大学校园的20个真实夜间地点的照片，进行了包括愉悦度、紧张度、唤醒度等在内的6个情感指标的评级，发现明亮的、均匀的照明会有更高的评价[8]。在光色方面，张明宇等进行不同光色照明的量化研究，发现光色的冷暖对人的感知偏好评价具有重要影响[9]；Rahm等发现，相比暖色光，冷色光的户外夜间环境会给游人带来更大的唤醒度，但暖色光环境会带来更高的愉悦度[10]；Pea等研究表明，白色光能给人带来更高的安全感[11]。Nasar等通过对不同光环境下的广场照片进行感知偏好评分后发现，均匀的、明亮的顶部照明比不均匀的、昏暗的外围照明更受人们喜欢[12]。这些研究多是针对街道、居住区或建筑环境进行的研究，游人对公园绿地的游憩光环境是否与对这些公共场所的需求一致还不清楚。

本文根据城市公园道路景观实地调查，选择直行，弯曲和临水3种类型的公园道路，基于DIALux软件模拟建立了不同光环境特征下的城市公园绿地道路(3种不同照度，2种光色及场所照度均匀与否)共计36张道路景观图片。通过网络问卷调查，分析游人对不同光环境特征下的夜间城市公园绿地道路的感知偏好，为城市公园绿地道路的光环境设计与管理提供理论依据。

1 研究方法

1.1 场景拍摄与情景模拟设计

本文对徐州市综合性公园云龙公园的夜间道路景观进行了实地调查，选择公园中夜间人流量较多且具有不同景观特征的3种道路景观作为拍摄对象。3种道路景观：第1种和第2种道路分别是宽度为7m的直行道路和宽度为6m的弯曲道路，道路两侧均为树木；第3种是宽度为6m的直行临水道路，一侧为树木，一侧为湖面。利用SketchUp和DIAlux软件对3种道路景观进行场景模拟得到3张基础图片；根据《城市夜景照明设计规范》中提出的公园内绿地照明的最低照度值和活动场地标准要求，分别为3张基础道路图片赋予3种不同照度(2lx、7lx、20lx)，得到9张图片。为9张图片赋予了2种光色，即冷光与暖光，得到18张图片，为18张图片赋予2种光环境特征，即照度均匀与否，得到36张图片，见图1。图片均使用统一灯具，根据实地考察，灯具安装在地面上方2.5m处，本研究主要通过增减路灯数量以调整路面树木阴影来反映路面照度的均匀性。

图1 具有不同光环境特征的36张照片

1.2 评价指标选取与问卷设计

已有研究表明，对彩色图片与真实空间的偏好评级(如愉悦度、放松度或隐私性)之间存在一致性[13]，因此本研究以创建的36张图片为感知偏好评价对象。为避免评价人员疲倦对评价结果的影响，本研究根据场景特征将36张图片分成3份，设计了3份网络调查问卷，每份问卷中包含12张图片。根据前人研究[3]，感知偏好评价指标选择情绪、心理和视觉3方面，共计6项指标，情绪指标包括愉悦度和平静度2项，心理指标包括放松度和安全度2项，视觉指标包括清晰度和舒适度2项。每份调查问卷均包含2部分内容，评价人员的基本信息即性别、年龄与受教育水平；感知偏好评价，采用语义差异法和7级李克特量表进行评价，对随机排列的12张具有不同光环境特征的绿地道路场景图片进行感知偏好评价。

1.3 评价过程与数据处理

Villa等研究发现，在多于100人的调查样本中将会消除不同照明条件下场景模拟图片与实际环境之间的偏差[14]。因此在本次实验中，每份问卷将以回收至少100份有效问卷为标准。问卷通过问卷星进行线上发放，并限定1个IP地址只允许填写1份问卷。评价人员在打分之前，可以对12张图片进行整体预览，对所测评的图片整体了解后进行打分，得分均采取平均值处理。

采用SPSS 17.0软件进行相关统计分析。本文通过多因素方差分析方法，研究了游人对具有不同光环境特征的夜间公园道路在视觉、心理、情绪3方面的差异；采用相关性分析与逐步线性回归分析了对游人感知偏好具有重要影响的道路特征和光环境特征。

2 结果分析

本次问卷共收回327份，去除填写时间少于60s的问卷21份，最终有效问卷306份。问卷平均用时3min。在本次调查问卷的受访者中，共计男性107人，占比35%；女性199人，占比65%；女性大于男性。年龄区间主要分布在18～25岁，占总数的90%。

问卷信度即问卷的可靠程度，通常用度量统计量Cronbach α系数作为信度的评判标准[15]，信度分析方法是分析问卷的主题是否符合调查者的要求和调查数据可靠性的专用统计方法。通过SPSS信度分析得出，此次问卷克隆巴赫系数均大于0.9，说明本文的研究数据信度质量较高，可用于对本文研究进一步的数据研究分析，见表1。

表1 问卷可信度分析

2.1 道路类型对游人感知偏好评价的差异分析

游人对3种道路类型的感知偏好评分值分布于3～4分，6项指标评价中得分排序均为临水路>直路>弯路，见图2，在多因素方差分析中，不同道路类型的感知偏好评分达到显著差异，见表2。游人对临水路的感知偏好评分均显著高于直路和弯路，对直路的感知偏好评价中，舒适度，愉悦度，平静度和放松度要显著高于弯路图片，而对于清晰度和安全度指标，直路和弯路之间未存在显著差异。本研究认为，可能是视野的开阔度影响了人们的感知偏好评分，因为在夜间照明条件下，临水路的视野开阔度要显著高于直路和弯路。

表2 不同类型道路及不同光模式下的游人感知偏好评价的差异分析

图2 不同道路类型对游人感知偏好评价的差异分析

2.2 照明模式对游人感知偏好评价的差异分析

游人的6项指标都随着照度的增加呈现上升的趋势，见图3。在多因素方差分析中，不同照度之间的感知偏好有显著差异，见表2，照度高的场景有更高的感知偏好评分。

图3 不同照度对游人感知偏好评价的影响

在夜间道路光色感知偏好评价中，游人认为冷光比暖光会带来更高的清晰度和安全度，但在舒适度、愉悦度、平静度和放松度方面，暖光的评分更高，见图4。多因素方差分析显示，不同光色中游人的感知偏好的差异达到显著水平。说明在本次实验中光色对游人感知偏好存在显著影响，不同的光色会对游人产生不同的感知体验，见表2。

图4 不同光色对游人感知偏好评价的影响

灯光是否均匀对游人的感知偏好评价无显著差异，见图5，表2。

图5 不同均匀度对游人感知偏好评价的影响

2.3 道路类型和照明模式对游人感知偏好评价的影响分析

分别将道路类型、光色和均匀度赋值与游人感知偏好评价进行相关性分析；道路类型赋值：曲路=1，直路=2，临水路=3；照度赋值：2lx=1，7lx=2，20lx=3；光色赋值：冷光=1，暖光=2；均匀度赋值：不均匀=1，均匀=2。相关性分析表明：道路类型，照度与感知偏好的6项指标均呈显著正相关(p<0.01)；光色与舒适度、愉悦度、平静度、放松度呈显著正相关，与清晰度、安全感呈显著负相关(p<0.01)；均匀度与6项指标均无显著相关，见表3。说明在明亮和暖光的环境中会增加绿地道路的舒适度、愉悦度、平静度和放松度，而在冷光的环境中则会增加清晰度和安全度；视野较为开阔的临水路比直路和弯路会增加游人的感知偏好评价得分。

表3 不同道路类型、灯光模式与游人感知偏好的相关性分析

逐步回归分析结果显示，见表4，照度、道路类型、光色3个变量进入了回归模型，均匀度未进入回归模型；显著性均小于0.05水平，调整后的R2值说明3个变量可以分别解释游人的感知偏好评价6项指标(清晰度、舒适度、愉悦度、安全感、平静度、放松度)的20.8%、16.5%、15.1%、8.6%、13.8%、13.5%。VIF全部小于5，表明3个自变量之间不存在多重共线性。结果表明，照度、道路类型、光色是影响夜间公园绿地道路感知偏好评价的主要因素；这意味着照度越大，视野越开阔的绿地道路环境越能提高游人的感知偏好评价；暖光环境下游人感觉更舒适，愉悦，平静和放松，而冷光环境增加了游人的清晰度和安全度。

表4 游人感知偏好和4个影响要素逐步回归分析

3 结论与讨论

3.1 光环境对游人感知偏好评价的影响分析

本研究通过场景模拟实验，从照度、光色、均匀度3个方面测试了游人对夜间公园绿地不同道路类型光环境下的感知偏好评价。回归分析显示，照度是影响游人夜间道路光环境体验的重要因素，与游人的感知偏好评价呈显著正相关关系，这意味着提高绿地夜间道路的照度会提高游人的感知偏好评价，该结论与众多研究者[8，12]结论一致；相比于暖光，游人在冷光环境中会有更高的清晰度和安全感，但在舒适度、愉悦度、平静度和放松度方面，暖光环境的体验更好，这也验证了Rahm和Pea等实验结果；绿地道路光线是否均匀对游人感知偏好评价影响不大，这与Nasar结论不一致，可能是场景不同，因为夜间的公园绿地道路主要为游人提供了通行和散步的空间，不均匀的照明虽然会在路面上形成阴影区域，但不会影响游人的通行。游人行走时可能更关注的是垂直照度[16]而不是路面的阴影。因此本研究中，绿地道路的光线是否均匀对游人的感知偏好评价没有显著影响。另外，道路类型与游人的感知偏好呈显著正相关关系。与弯路相比，游人在夜间更加偏好于临水路与直路。可能的原因是，与白天相比，由于光照度降低，游人在夜间的视线受阻导致其不容易从周围环境中获取到信息。相比于视野开阔的直路和临水路，弯曲的路径隐藏了更多信息，这会让游人感到更危险，因此在夜间，游人对弯路的感知偏好评分相对较低。

3.2 提升游人游览体验的优化策略

为创建更舒适安全的夜间绿地道路环境，本文通过对影响游人感知偏好因素的分析，对今后绿地夜间道路的设计和管理工作提出一些建议与参考。

适度的照明是游人在夜间进行游憩活动的最重要条件。明亮的光线会增加环境的清晰度和舒适度，给游人带来更高的愉悦度和安全感，让人平静和放松。因此，在公园道路照明中要适当提高照度水平，充分依据城市绿地特色，将路、景、光三者进行综合并优化，提高游人夜间游览的体验。

不同光色会营造具有不同氛围的光环境，影响游人的视觉，心理和情绪体验。根据实验结论，冷色光可以提高夜间道路的清晰度和安全度，而暖光给游人带来更高的愉悦和舒适感，让人平静和放松。因此，建议当环境照度水平较低时，设置冷光以提高清晰度和安全度；而当照度较高时，可以设置暖光让游人放松和平静，增加愉悦感和舒适感。

夜间游人可视度低，照明死角或隐藏在弯路后的信息都会导致游人的体验感降低，因此公园中设置的弯路，夜间要增加照度水平，增大游人视野，从而提升其感知偏好评分。绿地道路照明不需要过度强调均匀分布，在保障光照强度的基础上可以适当减少灯具的数量，对照明进行分层次设计，突出照明的重点区域与细节区域，构建优美、舒适的公共空间夜景观。

3.3 不足与展望

本研究没有对游人在夜间绿地道路的游憩行为进行调研，进行不同游憩活动的游人对道路光环境的要求是否具有一致性无法确定；参与此次研究的人员主要以年轻人为主，也未考虑不同性别对光环境需求的差异，可能导致结论有所偏差；本研究仅针对游人对夜间绿地道路光环境进行了研究，游人对其他活动场地如广场、休息场地等光环境的需求还不能确定。因此，后续研究会针对不同年龄，性别等游憩人群以及跑步、赏景等不同游憩活动人群对夜间绿地不同场地的光环境需求进行深入研究。