專利名稱：：基于視域疊加分析的導向標志空間布置評價方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于步行空間優(yōu)化設計領域，涉及導向標志設計評價，尤其是導向標志空間布置的合理性評價，以優(yōu)化復雜空間的導向系統(tǒng)，提高步行空間的安全和利用率。
背景技術：
：導向標志設計包含三個方面(1)內(nèi)容、尺寸；(2)空間布置；(3)與周圍環(huán)境關系。有關導向標志的空間布置，國標《(GB/T15566-1995)圖形標志使用原則與要求》提出了相關的原則和要求"標志應設在人們最容易看見的地方"，"應盡可能使標志的觀察角度接近90度"，"導向標志應設在便于人們選擇目標方向的地點，并按通向目標的最佳路線布置"……。但是，這些要求操作性較差，并且缺乏有效的評估手段，導致部分樞紐標志經(jīng)多輪改善，效果仍不理想。目前，還未檢索到有關導向標志空間布置評價方法的發(fā)明專利。經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，導向標志設計評價方法主要有以下兩種(1)呂藝在學位論文《地鐵空間識別性與導向性設計研究》(上海同濟大學，2004)中，從建筑設計手法與視覺導向設計手法兩方面探討地鐵站的識別性與導向性塑造，提出基本行為模式(甲地一A站一B站一乙地)為研究線索，逐段分析乘客進站一到站一出站全過程的信息需求和實際設置情況，分析其視覺導向設計的合理性。^(2)W.H.K.Lam等在《WayfindinginthepassengerterminalofHongKongInternationalAirport》(JournalofAirTransportManagement,2003,73-81)中，針對乘客在樞紐中難以定位的問題，提出了一個量化指標——視覺可見度，評價香港國際機場候機室的客流導向服務水平。呂藝所提出的方法將乘客的尋路過程分成幾個階段，每個階段分別研究導向標志設計的合理性，但是，研究的重點著眼于導向標志設計元素，并對比國外的成功案例，僅停留于定性評價。W.H.LLam等提出的視覺可見度指標，雖然實現(xiàn)了導向標志設計的定量評價，但是，"視覺可見度"側重于標志可視與否，缺乏標志可視效果的分析。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對導向標志設計缺乏有效的評估手段，提出一種基于視域疊加分析的導向標志空間布置評價方法，對人的可視區(qū)域進行效果分析，為導向標志空間布置的"設計評價"和"實施后評估"提供量化依據(jù)。本發(fā)明首先假設(1)人的視域呈扇形狀；(2)人的視覺效果隨著距離的增加和偏角的增大而衰減；(3)人流線上視域的疊加形成視覺效果。然后，根據(jù)空間布局預測或者現(xiàn)場調查獲取行人流線，并通過單流線行人視域的疊加和多流線視覺效果的加權和，對人的可視區(qū)域進行效果分析。首先，空間布局圖和流線的正確表達，是視域疊加分析的基礎。視域疊加分析關注的是眼睛高度以上的空間布局，因此，繪制空間布局圖時應排除眼睛高度以下的障礙物，例如軌道站的進出閘機、樓梯等。行人流線的表達包括起訖點、決策點和走向三個方面。流線的起點是人開始觀察"分析場景"的位置，復雜空間下人的認知范圍存在極限，若前方視覺條件良好，流線起點與分析場景的距離取極限值，一般為10米；若前方視覺條件較差，應當繞過障礙物設置流線的起點。流線的訖點與標志的性質有關，若分析對象屬方位性標志——以大中型地圖的方式呈現(xiàn)樞紐內(nèi)某個區(qū)域的空間設施相對位置關系，那么流線的訖點是人完成認知"分析場景"的位置；若分析對象屬引導性標志"以線條、線標及箭頭等指示方式將空間活動者引導至特定目標或方向的視覺標志，則流線終止于行人明確目標方向的位置；若分析對象屬識別性標志——表征事物本身并載明對象物名稱以致使用者能對特定目標進行辨識和認知，則流線的訖點是行人明確目標方位的位置。流線的決策點是行人面臨抉擇的位置，步行環(huán)境突變得開敞時，需要設置決策點，建議視角取180度；行人抵達拐彎或者多通道相交處時，也需要設置決策點，建議視角取180度；當行人完成對"分析場景"的認知、面臨最終抉擇時，需要設置決策點，建議視角取360度。流線的走向與行人的步行習慣有關，不了解前方狀況的行人習慣于靠右行走；而且，行人總是沿視野開闊的路線行走，因此習慣于提前避開障礙物；走捷徑、抄近路是行人的另一個重要特性，決定了流線應以折線的方式表達。在空間布局圖和流線的基礎上，進行單流線視覺效果分析。圖1為視覺扇形原理圖示，扇形視域內(nèi)各點可見度與距離d、偏角e相關，計算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其它V表示可見度；r表示人的視距；d表示視域內(nèi)某一點的距離；9表示視域內(nèi)某一點偏離中心線的角度；a、e分別表示扇形視域的起訖角度。(r-d)是主體部分，表示視域內(nèi)的點距離越遠，可見度越低；"一a是一個矯正系數(shù)，反映了點的偏離角度對其可見度的影響，偏離角度越大，可見度越低；視域以外的點，可見度為o。其中，視角(a與e的差值)和視距(r)是視域疊加分析需要標定的兩個重要參數(shù)。本方法只進行視覺的水平效果分析，可以人的雙眼視區(qū)作為視角取值的依據(jù)，近似為120度。視距大小與分析對象有關，表1是根據(jù)《上海市軌道交通標志、標識設計指導手冊(2007)》的設計規(guī)定制作標志模型、開展室內(nèi)標志視距實驗所得的數(shù)據(jù)，列舉了室內(nèi)各類標志元素對應的辨認視距(看見標志的距離)和確認視距(看清標志的距離)，可作為視距取值的依據(jù)。方位性標志采用大中型地圖的方式，其視距取值僅需滿足辨認視距的要求，建議取90m;引導性標志和識別性標志的視距取值必須根據(jù)標志包含的主要元素來確定，并采用對應元素的確認視距。表l室內(nèi)標志元素視距表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>視域疊加假設人每經(jīng)過單位時間形成一次視覺扇形，通過累積各個扇形的可見度值形成最終視覺效果。當行人步速均勻或者接近均勻時，可以認為人每經(jīng)過單位距離形成一次視覺扇形；若將行人流線劃分為m等分，每等分形成一次視覺扇形，則空間中某一點的累積可見度為-^2)累積可見度CV反映了行人對空間中某一點的關注程度，體現(xiàn)的是單流線的視覺效果。但是，空間中往往存在多流線，此時需要在單流線視覺分析的基礎上，以流線人流量為權重，計算多流線視覺效果'='戶13)MCV表示多流線累積可見度；Wi表示第i條流線的權重；Vij表示第i條流線第j次形成視覺扇形時的可見度?；谝曈虔B加分析的導向標志空間布置評價方法通過以下8個步驟實現(xiàn)歩驟l:繪制空間布局圖。繪制空間布局的矢量圖，作為視域疊加分析的底圖；并注意排除眼睛高度以下的障礙物。步驟2:將矢量圖轉化為柵格圖。柵格精度根據(jù)視域疊加分析結果的精度需求設定，若分析結果的最小單元為aXa，那么柵格的邊長取a值。步驟3:在柵格圖的基礎上，按照起訖點、走向規(guī)則要求輸入一條流線；并根據(jù)標志的類型，標定流線的視角(e-a)和視距(r)參數(shù)。步驟4:如需設置決策點，根據(jù)流線途經(jīng)空間的變化情況進行設定，同時為決策點標定對應視角的值。步驟5:根據(jù)步驟2設定的柵格精度，于流線的起點處(LJ及后續(xù)每遞增a單位長度處(L2、L3、…、L)，各形成一次視覺扇形，并根據(jù)公式2)將m個視覺扇形相疊加，形成空間累積可見度(CV)的分布。步驟6:重復步驟2、3、4和5的操作，直至完成所有單流線的視域疊加。步驟7:輸入流線的人流量(W,、W2、…、W,,)作為各流線的分析權重，按照公式3)計算多流線視覺效果。步驟8:根據(jù)導向標志現(xiàn)狀位置或設計位置的多流線累積可見度值，評價導向標志空間布置的合理性。本發(fā)明解決了
背景技術：
中存在的問題，提供了一種評價導向標志空間布置合理性的方法。①該方法從人的認知角度分析導向標志空間布置的合理性，結果更為科學；②視域疊加分析通過動態(tài)視域的疊加，對人的可視區(qū)域作進一步的效果分析，成為導向標志設計評價的更有力依據(jù)；③該方法采用了簡單的數(shù)學原理，易于通過計算機實現(xiàn)、資源耗費少、計算效率高。圖1為視覺扇形原理圖示。圖2為本發(fā)明基于視域疊加分析的導向標志空間布置評價方法流程圖。圖3為本發(fā)明實施例的導向標志空間布置評價方法實例空間布局圖。圖4為本發(fā)明實施例的導向標志空間布置評價方法實例視域疊加分析效果圖。具體實施例方式以下結合實例對本發(fā)明的內(nèi)容加以說明。如圖3所示，場景中有一區(qū)域地圖，設置于"現(xiàn)狀位置"處，由于旅客反映地圖位置不明顯，建議將地圖北移一定距離。根據(jù)場景的通道布局，共有5股人流進入該場景，而區(qū)域地圖服務于所有流線的旅客，因此這5股人流都屬分析流線。視域疊加分析的條件如下(1)假設行人步速均勻，每經(jīng)過0.5m(該值代表分析的精度，如需獲得更精確的結果，可適當減少該值，反之亦然)形成一次視覺扇形；(2)由于分析對象是大型地圖，因此人的視距可取90m,視角為120度；(3)圖3所示流線上的黑點表示"決策點"，行人步行至決策點處會增大視角，環(huán)顧周圍環(huán)境；各流線決策點處行人的視角取值如表2所示；(4)多流線累積可見度按照等權重計算。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>上述對實例的描述是為了便于該
技術領域：
的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。隨著人的行為特征研究的深入，相關領域技術人員可以容易地對本方法進行改進，將在此說明的一般原理應用于更廣的領域。因此，本發(fā)明不限于這里的實例，相關領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對本發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權利要求1、一種基于視域疊加分析的導向標志空間布置評價方法，其特征在于首先假設(1)人的視域呈扇形狀；(2)人的視覺效果隨著距離的增加和偏角的增大而衰減；(3)人流線上視域的疊加形成視覺效果；然后，根據(jù)空間布局預測或者現(xiàn)場調查獲取行人流線，并通過單流線行人視域的疊加和多流線視覺效果的加權和，對人的可視區(qū)域進行效果分析。2、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于首先，確定空間布局圖和流線的表達，視域疊加分析關注的是眼睛高度以上的空間布局；在空間布局圖和流線的基礎上，進行單流線視覺效果分析；在視覺扇形視域內(nèi)各點可見度與距離d、偏角e相關，計算公式如下0其它V表示可見度；r表示人的視距；d表示視域內(nèi)某一點的距離；e表示視域內(nèi)某一點偏離中心線的角度；a、日分別表示扇形視域的起訖角度。3、根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于其中，以人的雙眼視區(qū)作為視角取值的依據(jù)，取120度；4、根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于室內(nèi)標志元素視距按照下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>5、根據(jù)權利要求l所述的方法，其特征在于視域疊加假設人每經(jīng)過單位時間形成一次視覺扇形，通過累積各個扇形的可見度值形成最終視覺效果。6、根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于當行人步速均勻或者接近均勻時，認為人每經(jīng)過單位距離形成一次視覺扇形；若將行人流線劃分為m等分，每等分形成一次視覺扇形，則空間中某一點的累積可見度為臺2)累積可見度CV反映了行人對空間中某一點的關注程度，體現(xiàn)的是單流線的視覺效果。7、根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于對于存在多流線的情況，此時需要在單流線視覺分析的基礎上，以流線人流量為權重，計算多流線視覺效果<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>MCV表示多流線累積可見度；Wi表示第i條流線的權重；Vij表示第i條流線第j次形成視覺扇形時的可見度。8、根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于包括步驟l:繪制空間布局圖；繪制空間布局的矢量圖，作為視域疊加分析的底圖；步驟2:將矢量圖轉化為柵格圖；步驟3:在柵格圖的基礎上，按照起訖點、走向規(guī)則要求輸入一條流線；并根據(jù)標志的類型，標定流線的視角(e-a)和視距(r)參數(shù)；步驟4:如需設置決策點，根據(jù)流線途經(jīng)空間的變化情況進行設定，同時為決策點標定對應視角的值；步驟5:根據(jù)步驟2設定的柵格精度，于流線的起點處(L)及后續(xù)每遞增a單位長度處(L2、L3、…、Lm)，各形成一次視覺扇形，并按照權利要求5中所述的公式2)將m個視覺扇形相疊加，形成空間累積可見度(CV)的分布；步驟6:重復步驟2、3、4和5的操作，直至完成所有單流線的視域疊加。步驟7:輸入流線的人流量(W,、W2、…、Wn)作為各流線的分析權重，按照權利要求5中所述的公式3)計算多流線視覺效果。步驟8:根據(jù)導向標志現(xiàn)狀位置或設計位置的多流線累積可見度值，評價導向標志空間布置的合理性。9、根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于包括步驟1中繪制圖時注意排除眼睛高度以下的障礙物；步驟2中柵格精度根據(jù)視域疊加分析結果的精度需求設定，若分析結果的最小單元為aXa，那么柵格的邊長取a值。全文摘要基于視域疊加分析的導向標志空間布置評價方法，通過空間中行人動態(tài)視域的疊加，對人的可視區(qū)域進行效果分析，以定量評價導向標志“空間布置”的合理性。首先，行人的視域抽象為扇形，距離越遠、偏角越大，空間的視覺效果越差；其次，根據(jù)空間布局預測或現(xiàn)場觀測獲取行人流線；然后按照每單位時間形成一次視覺扇形，進行單流線扇形視域的疊加分析；最后以行人流線的流量為權重，加權計算多流線行人可視區(qū)域的視覺效果。該方法彌補了導向標志設計缺乏評估手段的不足，為導向標志空間布置的“設計評價”和“實施后評估”提供量化依據(jù)，具有符合行人認知規(guī)律、易于實現(xiàn)的優(yōu)點。文檔編號G06F17/50GK101388000SQ200810201340公開日2009年3月18日申請日期2008年10月17日優(yōu)先權日2008年10月17日發(fā)明者劉行進,吳嬌蓉,文熊,陳小鴻,陳振武申請人:同濟大學