全景相机观测公众绿地游憩行为的应用分析

黄子洛 傅伟聪 赵誉洁 郑督来 董建文

游憩行为作为公众需求和环境刺激的外显反应，在一定程度上体现了公众的游憩偏好[1]。游憩行为在促进人类身心健康方面扮演着重要角色[2-3]。目前，新冠病毒疫情尚未平息，健康议题被置于突出位置，公众游憩行为也受到了前所未有的关注，如《“健康中国2030”规划纲要》提倡积极参与户外活动以促进公众健康；环境健康和公共卫生的实证研究也指出，增加居住地的绿色空间比例或频繁使用绿色空间，可有效降低城市居民患肥胖、心血管疾病等慢性疾病的风险[4]。因此，提升公众游憩行为质量成为城市绿地空间干预公共健康的有效切入点，从游憩行为需求角度出发探究城市绿地空间提升途径逐渐成为研究热点及规划设计立足点。

游憩行为观察是景观空间设计者及相关研究人员获取游憩行为信息最直观的方法[5-6]。游憩行为观察研究始于1980年美国社会学家威廉·H·怀特的公共空间使用者调查研究[7]，其研究记录的信息包括游人的个人属性和行为类型等[8]。体力活动观察系统(System for Observing Play and Recreation in Communities，SOPARC)是基于瞬间抽样技术评估公园内公众活动的可靠且有效的观察方法[9]，是在公园环境中进行人类观察的最系统、最流行的直接观察工具之一。该方法的科学合理性已在研究试验中得到验证[10-12]。在进行直接观察试验时，观察者不仅要能准确判断游人的性别、年龄和行为类型，也需要具备将上述大量游人数据瞬间记录成文字或图像的能力[8，13]，因此该方法对观察者的要求较高，试验数据主要通过观察者有意识地观测获取。在实际操作的过程中，直接观察方法暴露出了一些缺陷：观察者前期需要进行较长时间的观测培训且培训效果无法得到核实验证，可能存在明显的主观性[14-16]。为了提升公众游憩行为观测的有效性，新的观测方式应运而生，如视频记录法、无人机观测法、GPS跟踪法[16-18]。上述方法顺应科技发展，依托先进技术仪器能够有效提高试验中游憩行为的观测精度，如视频记录依靠摄像设备将观测空间的游人情况进行详细记录，记录的数据真实可靠，可反复观看；无人机可高空俯拍，其特殊的观测视角可有效把握整体空间的游人情况，能够在更短的时间内覆盖更大的观测范围[19]；GPS跟踪则更聚焦于单个个体的行动趋势，能详细记录单个个体完整的游憩情况[20]。但在实际操作过程中，以上方法都暴露出了局限性，如视频记录法成像视角受限，仅能单方向观测[17]；无人机观测法易受到公园管控、绿地植被郁闭度和天气状况等外界因素的干扰[16]；GPS跟踪法则因所需资金投入较大，无法提供大量研究样本[20]。同时，上述方法在游憩行为观察中尚处于初步应用阶段，可能存在尚未暴露的缺陷，因此其科学性相较直接观察法尚未得到全面验证。在游憩行为观察的时间选择上，当前行为观察的观测工具和方法的运用多集中于日间时段，研究内容也以日间时段游人的游憩行为为主。而夜间作为城市居民可选择的出行时间，可有效应用于夜间观测游人游憩行为的方法和工具研究尚缺乏[21-22]。

为了突破上述方法的观测限制，同时满足观测方法简便、数据可重复验证，以及可有效记录夜间行为等需求，本研究引入全景相机观测法，探索360°全景相机在游憩行为观察中的可用性。360°全景相机突破了一般成像设备视角范围的局限，可对现实场景进行360°无死角拍摄[23-24]。不仅如此，与传统拍摄设备相比，360°全景相机更加轻便、易于携带，为试验研究提供了便利[25]。在游人游憩观察方面，全景技术不仅结合了直接观察和视频记录的优点，而且具有比一般拍摄设备更广的观察范围，全视角无盲区。全景相机还具备夜景拍摄功能，对于夜晚游人游憩行为的观察具有开创性意义。目前，已经有学者尝试将全景呈现方法运用到人群行为方面的研究中，如刘滨谊等在研究园林空间小气候要素与人群行为的关系中，已将360°全景摄像机作为实时记录人群动态行为的工具[26]；Tyler等则探索了一种配合解说的全景视频扫描方法以测量街道人群活动水平[27]。虽然国内外均已将全景技术作为人群行为研究的观测工具，但相关研究没有对全景设备这一全新观测方法进行系统的介绍及科学性与可用性的验证，多聚焦于阐述使用的全景设备及其使用方法，缺乏其在游憩行为方面的独特优势及推广意义的论述。

本研究旨在探究一种新的公众行为观测方法，即全景相机观测法的合理性。以福州温泉公园为研究地进行实证研究，明确此方法在公众游憩行为观察中的适用性：1)采用组内相关系数(ICC)作为评价标准，与已确认有效的直接观察法进行对比，分析全景相机观测法的有效性，并进一步分析全景观测方法的创新性；2)利用全景相机观测法探究公众行为特征和时空分布情况；3)分析全景相机观测法在游人游憩行为观察方面的优劣势，从而为游人游憩行为观察研究领域提供新方法。

1 研究地概况

福州温泉公园位于福州市市中心，公园占地面积约10hm2，是福州市主城区主要的综合性休闲娱乐公园(图1)。东临晋安河，周围分布有温泉小学、省图书馆和居住区等[28-29]。公园服务辐射人群较广，每日接待游客可达数千人。大量的游憩者为本研究试验提供了较为全面、多样的行为观测样本。

图1 福州温泉公园位置及各监测点布置情况(底图引自91卫星助手)

2 研究方法

2.1 样点选择

根据预调研发现，福州温泉公园游人活动基本集中在硬质区域。参考《公园设计规范》(GB 51192—2016)中涉及硬质区域的内容，初步将公园硬质空间划分为园路和节点2种类型[30]，进一步依据点线面的空间构成将硬质区域细分为路径型空间、面域型空间(大型节点)和节点型空间(小型节点)。路径型空间，即底界面面宽与进深比值＜1/2的线状景观空间[31]；面域型空间，即相对独立且面积大于30m2的大型硬质节点空间[32]；节点型空间，即与多条园路直接相连且面积小于30m2的小型空间[33]。综上，共确定17个样点空间，其中节点型空间5个、路径型空间5个、面域型空间7个，样点的选取基本覆盖整个公园区域(图1)。上述空间划分方法能有效检测全景相机在不同面积、不同形态空间中对于游人行为记录的效果。

2.2 观测方法

2.2.1 全景相机观测方法设定

在进行正式试验前需进行全景相机设置高度和观测距离的确定。本研究采用的全景相机型号为Insta 360°oneX，相机具备2个F2.0鱼眼镜头，分辨率为6 080×3 040，具有HDR、夜景拍摄等多种模式。

1)观测高度。

基于人视高度观测公众游憩行为会出现人群遮挡的情况，影响数据准确性[16，24]。设备高度即观测高度的设置要兼顾人群不遮挡及信息采集完整。因此，试验设定1.5、2.0、3.0、4.0m不同观测高度以分析何种高度更适合进行全景相机数据采集。结果显示，当设备高度设置在1.5和2.0m时，虽能清楚表达被观测对象的各项属性，但当对象距离较近时，人群会出现遮挡情况；设置在3.0m时，既能有效避免人群遮挡，又能捕捉行人的特征和行为信息；设置在4.0m时，虽然能有效避免人群遮挡，但无法捕捉距离设备较近的对象的完整面部特征，对于判断游人属性具有一定的阻碍。综上，将拍摄高度设定为3.0m，可满足数据采集需求(图2)。

图2 全景相机高度设置试验

2)观测距离。

为确保全景相机清晰采集游人行为信息，需确定其拍摄及观测范围。将全景拍摄设备放置于需要观测区域的中心点进行观测范围确定。结果显示，照片分辨率为6 080×3 040的全景相机可以清晰观测单位方向15m范围内游人行为的各项特征，即以全景相机设置点为圆心，半径为15m的面积区域内的被观测者属性和游憩行为能被较为明晰地记录(图3)。当被观测者与设备距离大于15m时，记录的人群属性无法满足后续分析需求。

图3 全景相机观测距离效果示意

2.2.2 试验步骤

选取晴朗天气进行试验，于2021年7月19—23日，连续5天，每天6：00—21：00(公园开放时间)对所选取的17个样点进行观察，每2h观察一次，以18：00为界，将监测时段划分为日间和夜间2个时段。具体试验步骤如下：1)直接观察者和全景设备在相同位点进行同步观测；2)直接观察者在观测过程中进行游人游憩行为记录，捕捉的数据包括行为主体的性别、年龄、行为类型和行为位置；3)安排全景相机记录人员(观测者A)与一名未曾参与上述试验的人员(观测者B)通过观看全景视频及照片统计游客数量并记录游客的行为模式。安排未参与试验人员的目的是测试全景设备数据记录是否会受到现场参与试验这一行为的影响，进一步验证全景观测方法的可靠性。基于研究需要，对原始的SOPARC记录内容进行适当修改，将游憩行为类型根据调研结果及前人的研究成果进行细化分类[34](表1)。

表1 SOPARC记录内容

3 结果与讨论

3.1 全景相机观测法可靠性检验

组内相关系数(ICC)广泛运用于不同评价方法、不同评价者的一致性和可靠性分析。为了检验全景相机观测数据的可靠性，将全景相机观测与直接观察结果进行比较。结果显示，全景数据观测者A、B记录的各样点平均游客数量分别为39.76和38.88人，与直接观察者实地观测的平均游客数量40.18人相差不大且在性别等各项表征数据上展现了极强的一致性(表2)。ICC值分析结果显示，除了青年年龄段(O:A ICC=0.34；O:B ICC=0.72)和中年年龄段(O:A ICC=0.58；O:B ICC=0.49)数据外，全景相机观测与直接观察数据ICC值均高于0.75(表3)，即全景相机观测结果与直接观察结果相对一致，全景相机所采集的数据在一定程度上能有效代表实际观测区域的情况。

表2 直接观察与全景相机观测的SOPARC结果对比

表3 直接观察与全景相机观测组内相关系数分析

3.2 全景相机观测创新性分析

3.2.1 全景相机观测与直接观察的视域面积对比分析

通过所拍摄的全景照片和人眼视线范围对二者观测视域进行确定，视域范围的确定仅考虑可能出现游人的硬质区域。如图4所示，全景相机观测和直接观察对于整个研究场地的视域辐射面积相近。直接观察者基于从左到右的观测原则进行空间游人情况观察。人眼能灵活地识别视觉遮挡物，如树木或景观设施，由于观测者可以灵活移动位置，故对单位距离具有遮挡的线性空间观测效果更佳，这是全景设备所不具备的灵活性。但直接观察者对于整体观测区域的信息采集无法达到全景设备同时同步的效果，人眼观测由于生理限制基本无法达到全景设备对于整体区域高密度、无盲区的图像信息采集效果，而全景相机则可以通过增设观测补充点来有效解决单位距离观测效果不清晰的问题。

图4 全景相机、直接观察的整体视域分析图4-1 全景相机整体视域面积与观测点位置

图4-2 直接观察整体视域面积与观测点位置

图4-3 全景相机与直接观察单位空间视域范围示意

3.2.2 全景相机夜间时段观测情况分析

全景相机具有较强的夜间拍摄功能，能较为完整地记录夜间游人游憩行为情况，弥补当前研究在夜间游人游憩行为观察方面的不足。但夜间游人游憩观察受灯光的影响较大，在灯光较为明亮的区域，与日间观察的视域范围几乎没有差异(图5-1)，但在一些灯光较为昏暗的样地(图5-2)，夜间观测虽然能较为清晰地观测样地主要区域的情况，但对于与样地连接的区域，例如具有一定纵深感且面积较为狭小的道路，夜间观测的视域范围存在一定限制，无法对其进行很好的观测记录。若要在此类区域达到与日间相同的观测效果，可通过适当增设全景相机拍摄点实现。

图5 日间与夜间全景相机采集数据对比图5-1 灯光明亮区域日夜视域面积对比

图5-2 灯光昏暗区域日夜视域面积对比

通过对2名观测者利用全景相机采集的夜间数据记录情况进行组间有效性分析(表4)，结果显示，2组的游客总数、年龄、性别和行为类型的观察数据都显示出了高度的一致性，表明全景设备对于夜间游人游憩行为数据采集具有较强的可行性。

表4 全景相机夜间观测组内相关系数分析

3.3 全景相机观测实践性分析

全景相机可对公众性别、年龄和行为类型等信息进行分类标准化，避免因观测者主观偏好对结果产生影响，对捕捉游客基本属性具有很好的实践效果。对所采集的温泉公园数据做进一步分析，以明确全景设备所记录的信息可进行后续公众游憩行为的相关研究。从时间层面上看，全景设备可以详细记录不同性别、年龄段和行为类型在不同时段的到访和发生情况(图6)。从空间层面上看，基于核密度估算法(Kernel Density Estimation，KDE)描绘各行为在空间中的分布情况，结果显示，全景设备所记录的数据能准确表示游人在空间发生行为的位置(图7)。

图6 不同时间段到访公众年龄段(6-1)、行为类型(6-2)分布特征

图7 游客整体空间分布

虽然全景设备能在时空层面对游客游憩行为有详细地把握，但也存在无法监测的游人活动信息，例如在全景设备监测的短时间内，除了通过行为外，很难获得各动态行为和静态行为的持续时间，需要配合问卷或访谈调查得到相关活动信息。

4 结论

本研究通过应用全景技术作为游人游憩行为观察的新方法，探究其在实际试验操作中的观测标准和适用性，将全景相机观测与目前运用最广的直接观察方法进行比较，从而测试新方法的可靠性和有效性。通过处理全景设备收集的观测数据分析游人对公园的偏好和到访规律，不仅收集到了可量化的游人数据，还能绘制游人行动轨迹。将该方法运用于游人游憩行为观察领域，可推动游人游憩行为方面的研究进程，为从使用者的角度探索风景园林和城市规划的优化策略提供新方法和新途径。

全景相机观测在游人游憩行为观察研究中的科学性和优势总结如下。

1)360°全景技术作为一项新引入的游人游憩行为观察方法是可行的，表现出了较高的可靠性，为当前游人游憩行为相关研究提供了一种更加科学合理的方法。

2)在夜间游人游憩行为观察方面也表现出了较强的可行性，能弥补现有研究对夜间游憩行为和空间活力的技术局限性，推动夜间游憩研究的发展。

3)全景相机观测除了发挥一般视频拍摄观测的长处外，在游人游憩行为观察方面还展现出了独特优势，相较于直接观察法，全景相机观测基础数据可重复查看，可对观测对象进行客观、全方位的记录，所需观测人员少，还可获得公众活动的空间行为轨迹(表5)，弥补了直接观察法存在的缺陷。

表5 全景相机观测与直接观察对比

但全景设备在青年和中年年龄段相对较低的可靠性也不容忽视。前人在对比无人机观测法与直接观察法时，对中青年的判断也存在不精确的情况[16]。对于外部特征差距较小的青年、中年年龄段数据的采集误差可能是新兴设备对于游人游憩行为方法研究的共性问题。

基于此，提出如下解决对策：1)对数据记录者进行更为系统科学的观测培训，提高观测的精确度和科学性，减小误差；2)将试验前预设观测范围作为参考，在人群聚集、区域较大的样地增设观测点，以便对所有目标人群进行清晰记录。

5 讨论

本研究创新性地将360°全景技术引入游人游憩行为观察中，不仅提供了一种全新的观测方法，提高了游人游憩行为研究中数据采集的科学性，对于全时段游人活动的研究也具有推动性意义。由于时间和可支配的设备及人员的限制，本研究没有提供多类型样地的横向对比，也没有进行大规模的测试，因此该方法可能存在尚未显现的问题。此外，通过全景相机数据记录者采集游人游憩行为的方法仍具有一定主观性，有待智能信息识别技术的发展达到对人像的客观、精准识别。随着今后研究的深入，将进一步探索全景相机观测对实地直接观察的替代作用，深入挖掘全景相机观测在游人游憩行为乃至风景园林领域其他研究与实践方面的应用价值。

注：文中图片除注明外，均由作者绘制。