专利名称：：基于视域叠加分析的导向标志空间布置评价方法
技术领域：
：本发明属于步行空间优化设计领域，涉及导向标志设计评价，尤其是导向标志空间布置的合理性评价，以优化复杂空间的导向系统，提高步行空间的安全和利用率。
背景技术：
：导向标志设计包含三个方面(1)内容、尺寸；(2)空间布置；(3)与周围环境关系。有关导向标志的空间布置，国标《(GB/T15566-1995)图形标志使用原则与要求》提出了相关的原则和要求"标志应设在人们最容易看见的地方"，"应尽可能使标志的观察角度接近90度"，"导向标志应设在便于人们选择目标方向的地点，并按通向目标的最佳路线布置"……。但是，这些要求操作性较差，并且缺乏有效的评估手段，导致部分枢纽标志经多轮改善，效果仍不理想。目前，还未检索到有关导向标志空间布置评价方法的发明专利。经对现有技术的文献检索发现，导向标志设计评价方法主要有以下两种(1)吕艺在学位论文《地铁空间识别性与导向性设计研究》(上海同济大学，2004)中，从建筑设计手法与视觉导向设计手法两方面探讨地铁站的识别性与导向性塑造，提出基本行为模式(甲地一A站一B站一乙地)为研究线索，逐段分析乘客进站一到站一出站全过程的信息需求和实际设置情况，分析其视觉导向设计的合理性。^(2)W.H.K.Lam等在《WayfindinginthepassengerterminalofHongKongInternationalAirport》(JournalofAirTransportManagement,2003,73-81)中，针对乘客在枢纽中难以定位的问题，提出了一个量化指标——视觉可见度，评价香港国际机场候机室的客流导向服务水平。吕艺所提出的方法将乘客的寻路过程分成几个阶段，每个阶段分别研究导向标志设计的合理性，但是，研究的重点着眼于导向标志设计元素，并对比国外的成功案例，仅停留于定性评价。W.H.LLam等提出的视觉可见度指标，虽然实现了导向标志设计的定量评价，但是，"视觉可见度"侧重于标志可视与否，缺乏标志可视效果的分析。
发明内容本发明的目的是针对导向标志设计缺乏有效的评估手段，提出一种基于视域叠加分析的导向标志空间布置评价方法，对人的可视区域进行效果分析，为导向标志空间布置的"设计评价"和"实施后评估"提供量化依据。本发明首先假设(1)人的视域呈扇形状；(2)人的视觉效果随着距离的增加和偏角的增大而衰减；(3)人流线上视域的叠加形成视觉效果。然后，根据空间布局预测或者现场调查获取行人流线，并通过单流线行人视域的叠加和多流线视觉效果的加权和，对人的可视区域进行效果分析。首先，空间布局图和流线的正确表达，是视域叠加分析的基础。视域叠加分析关注的是眼睛高度以上的空间布局，因此，绘制空间布局图时应排除眼睛高度以下的障碍物，例如轨道站的进出闸机、楼梯等。行人流线的表达包括起讫点、决策点和走向三个方面。流线的起点是人开始观察"分析场景"的位置，复杂空间下人的认知范围存在极限，若前方视觉条件良好，流线起点与分析场景的距离取极限值，一般为10米；若前方视觉条件较差，应当绕过障碍物设置流线的起点。流线的讫点与标志的性质有关，若分析对象属方位性标志——以大中型地图的方式呈现枢纽内某个区域的空间设施相对位置关系，那么流线的讫点是人完成认知"分析场景"的位置；若分析对象属引导性标志"以线条、线标及箭头等指示方式将空间活动者引导至特定目标或方向的视觉标志，则流线终止于行人明确目标方向的位置；若分析对象属识别性标志——表征事物本身并载明对象物名称以致使用者能对特定目标进行辨识和认知，则流线的讫点是行人明确目标方位的位置。流线的决策点是行人面临抉择的位置，步行环境突变得开敞时，需要设置决策点，建议视角取180度；行人抵达拐弯或者多通道相交处时，也需要设置决策点，建议视角取180度；当行人完成对"分析场景"的认知、面临最终抉择时，需要设置决策点，建议视角取360度。流线的走向与行人的步行习惯有关，不了解前方状况的行人习惯于靠右行走；而且，行人总是沿视野开阔的路线行走，因此习惯于提前避开障碍物；走捷径、抄近路是行人的另一个重要特性，决定了流线应以折线的方式表达。在空间布局图和流线的基础上，进行单流线视觉效果分析。图1为视觉扇形原理图示，扇形视域内各点可见度与距离d、偏角e相关，计算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其它V表示可见度；r表示人的视距；d表示视域内某一点的距离；9表示视域内某一点偏离中心线的角度；a、e分别表示扇形视域的起讫角度。(r-d)是主体部分，表示视域内的点距离越远，可见度越低；"一a是一个矫正系数，反映了点的偏离角度对其可见度的影响，偏离角度越大，可见度越低；视域以外的点，可见度为o。其中，视角(a与e的差值)和视距(r)是视域叠加分析需要标定的两个重要参数。本方法只进行视觉的水平效果分析，可以人的双眼视区作为视角取值的依据，近似为120度。视距大小与分析对象有关，表1是根据《上海市轨道交通标志、标识设计指导手册(2007)》的设计规定制作标志模型、开展室内标志视距实验所得的数据，列举了室内各类标志元素对应的辨认视距(看见标志的距离)和确认视距(看清标志的距离)，可作为视距取值的依据。方位性标志采用大中型地图的方式，其视距取值仅需满足辨认视距的要求，建议取90m;引导性标志和识别性标志的视距取值必须根据标志包含的主要元素来确定，并采用对应元素的确认视距。表l室内标志元素视距表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>视域叠加假设人每经过单位时间形成一次视觉扇形，通过累积各个扇形的可见度值形成最终视觉效果。当行人步速均匀或者接近均匀时，可以认为人每经过单位距离形成一次视觉扇形；若将行人流线划分为m等分，每等分形成一次视觉扇形，则空间中某一点的累积可见度为-^2)累积可见度CV反映了行人对空间中某一点的关注程度，体现的是单流线的视觉效果。但是，空间中往往存在多流线，此时需要在单流线视觉分析的基础上，以流线人流量为权重，计算多流线视觉效果'='户13)MCV表示多流线累积可见度；Wi表示第i条流线的权重；Vij表示第i条流线第j次形成视觉扇形时的可见度。基于视域叠加分析的导向标志空间布置评价方法通过以下8个步骤实现歩骤l:绘制空间布局图。绘制空间布局的矢量图，作为视域叠加分析的底图；并注意排除眼睛高度以下的障碍物。步骤2:将矢量图转化为栅格图。栅格精度根据视域叠加分析结果的精度需求设定，若分析结果的最小单元为aXa，那么栅格的边长取a值。步骤3:在栅格图的基础上，按照起讫点、走向规则要求输入一条流线；并根据标志的类型，标定流线的视角(e-a)和视距(r)参数。步骤4:如需设置决策点，根据流线途经空间的变化情况进行设定，同时为决策点标定对应视角的值。步骤5:根据步骤2设定的栅格精度，于流线的起点处(LJ及后续每递增a单位长度处(L2、L3、…、L)，各形成一次视觉扇形，并根据公式2)将m个视觉扇形相叠加，形成空间累积可见度(CV)的分布。步骤6:重复步骤2、3、4和5的操作，直至完成所有单流线的视域叠加。步骤7:输入流线的人流量(W,、W2、…、W,,)作为各流线的分析权重，按照公式3)计算多流线视觉效果。步骤8:根据导向标志现状位置或设计位置的多流线累积可见度值，评价导向标志空间布置的合理性。本发明解决了
背景技术：
中存在的问题，提供了一种评价导向标志空间布置合理性的方法。①该方法从人的认知角度分析导向标志空间布置的合理性，结果更为科学；②视域叠加分析通过动态视域的叠加，对人的可视区域作进一步的效果分析，成为导向标志设计评价的更有力依据；③该方法采用了简单的数学原理，易于通过计算机实现、资源耗费少、计算效率高。图1为视觉扇形原理图示。图2为本发明基于视域叠加分析的导向标志空间布置评价方法流程图。图3为本发明实施例的导向标志空间布置评价方法实例空间布局图。图4为本发明实施例的导向标志空间布置评价方法实例视域叠加分析效果图。具体实施例方式以下结合实例对本发明的内容加以说明。如图3所示，场景中有一区域地图，设置于"现状位置"处，由于旅客反映地图位置不明显，建议将地图北移一定距离。根据场景的通道布局，共有5股人流进入该场景，而区域地图服务于所有流线的旅客，因此这5股人流都属分析流线。视域叠加分析的条件如下(1)假设行人步速均匀，每经过0.5m(该值代表分析的精度，如需获得更精确的结果，可适当减少该值，反之亦然)形成一次视觉扇形；(2)由于分析对象是大型地图，因此人的视距可取90m,视角为120度；(3)图3所示流线上的黑点表示"决策点"，行人步行至决策点处会增大视角，环顾周围环境；各流线决策点处行人的视角取值如表2所示；(4)多流线累积可见度按照等权重计算。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>上述对实例的描述是为了便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。随着人的行为特征研究的深入，相关领域技术人员可以容易地对本方法进行改进，将在此说明的一般原理应用于更广的领域。因此，本发明不限于这里的实例，相关领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。权利要求1、一种基于视域叠加分析的导向标志空间布置评价方法，其特征在于首先假设(1)人的视域呈扇形状；(2)人的视觉效果随着距离的增加和偏角的增大而衰减；(3)人流线上视域的叠加形成视觉效果；然后，根据空间布局预测或者现场调查获取行人流线，并通过单流线行人视域的叠加和多流线视觉效果的加权和，对人的可视区域进行效果分析。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于首先，确定空间布局图和流线的表达，视域叠加分析关注的是眼睛高度以上的空间布局；在空间布局图和流线的基础上，进行单流线视觉效果分析；在视觉扇形视域内各点可见度与距离d、偏角e相关，计算公式如下0其它V表示可见度；r表示人的视距；d表示视域内某一点的距离；e表示视域内某一点偏离中心线的角度；a、日分别表示扇形视域的起讫角度。3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中，以人的双眼视区作为视角取值的依据，取120度；4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于室内标志元素视距按照下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>5、根据权利要求l所述的方法，其特征在于视域叠加假设人每经过单位时间形成一次视觉扇形，通过累积各个扇形的可见度值形成最终视觉效果。6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于当行人步速均匀或者接近均匀时，认为人每经过单位距离形成一次视觉扇形；若将行人流线划分为m等分，每等分形成一次视觉扇形，则空间中某一点的累积可见度为台2)累积可见度CV反映了行人对空间中某一点的关注程度，体现的是单流线的视觉效果。7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于对于存在多流线的情况，此时需要在单流线视觉分析的基础上，以流线人流量为权重，计算多流线视觉效果<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>MCV表示多流线累积可见度；Wi表示第i条流线的权重；Vij表示第i条流线第j次形成视觉扇形时的可见度。8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于包括步骤l:绘制空间布局图；绘制空间布局的矢量图，作为视域叠加分析的底图；步骤2:将矢量图转化为栅格图；步骤3:在栅格图的基础上，按照起讫点、走向规则要求输入一条流线；并根据标志的类型，标定流线的视角(e-a)和视距(r)参数；步骤4:如需设置决策点，根据流线途经空间的变化情况进行设定，同时为决策点标定对应视角的值；步骤5:根据步骤2设定的栅格精度，于流线的起点处(L)及后续每递增a单位长度处(L2、L3、…、Lm)，各形成一次视觉扇形，并按照权利要求5中所述的公式2)将m个视觉扇形相叠加，形成空间累积可见度(CV)的分布；步骤6:重复步骤2、3、4和5的操作，直至完成所有单流线的视域叠加。步骤7:输入流线的人流量(W,、W2、…、Wn)作为各流线的分析权重，按照权利要求5中所述的公式3)计算多流线视觉效果。步骤8:根据导向标志现状位置或设计位置的多流线累积可见度值，评价导向标志空间布置的合理性。9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括步骤1中绘制图时注意排除眼睛高度以下的障碍物；步骤2中栅格精度根据视域叠加分析结果的精度需求设定，若分析结果的最小单元为aXa，那么栅格的边长取a值。全文摘要基于视域叠加分析的导向标志空间布置评价方法，通过空间中行人动态视域的叠加，对人的可视区域进行效果分析，以定量评价导向标志“空间布置”的合理性。首先，行人的视域抽象为扇形，距离越远、偏角越大，空间的视觉效果越差；其次，根据空间布局预测或现场观测获取行人流线；然后按照每单位时间形成一次视觉扇形，进行单流线扇形视域的叠加分析；最后以行人流线的流量为权重，加权计算多流线行人可视区域的视觉效果。该方法弥补了导向标志设计缺乏评估手段的不足，为导向标志空间布置的“设计评价”和“实施后评估”提供量化依据，具有符合行人认知规律、易于实现的优点。文档编号G06F17/50GK101388000SQ200810201340公开日2009年3月18日申请日期2008年10月17日优先权日2008年10月17日发明者刘行进,吴娇蓉,文熊,陈小鸿,陈振武申请人:同济大学