基于眼动信号的应急避难标识评价思考

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论文字数:52485 论文编号:sb2022080916025249244 日期:2022-09-02 来源:硕博论文网

本文是一篇工程硕士论文,本研究通过灰色关联度法和距离综合评价法对被试在寻路特征方面进行分析,并根据寻路过程中出现犹豫、折返行为的现象对各关键节点进行总结分析;通过寻路过程中所采集到的眼动数据,分析不同场景中被试的视觉注意力分布情况,进而对应急避难标识进行评价研究。
1 绪论
1.1 研究背景
随着城镇规模的扩大,人口的聚集和环境的不断恶化,自然灾害及重大安全事故频发,造成了巨大的人员伤亡和财产损失。据国家应急管理部,国家减灾委办公室统计数据[1]显示,2019年全国各类自然灾害共造成1.3亿人次受灾,909人死亡失踪,528.6万人次紧急转移安置;2020年全年各种自然灾害共造成1.38亿人次受灾,591人死亡失踪,589.1万人次紧急转移安置;直接经济损失3701.5亿元;2021年全年各种自然灾害共造成1.07亿人次受灾,867人死亡失踪,573.8万人紧急转移安置;直接经济损失3340.2亿元。从近三年应急管理部统计的自然灾害数据来看,我国受灾人数巨大,紧急转移安置人员数量一直居高不下。应急避难场所可用于灾难发生时的应急疏散以及紧急事件的临时安置,可以有效地防止受灾人员受到二次伤害。但已有学者发现存在应急避难场所内的标识系统不标准,标识存在识别性低、指向性差等问题[2],因此对应急避难场所标识的合理性研究仍十分重要。
应急指示标识对避难场所的建设具有重要作用,当灾害发生时,灾区人员状况和周围环境状况比较复杂,并且随时可能发生二次伤害,容易使得人们情绪紧张,行动慌乱,难以对应急避难场所的位置做出正确判断[3],此时应急避难标识可起到很大作用,一套完善的标识体系在平时可以增强人们对避难场所的认知和了解,在灾时可以引导人们快速到达安全区域,减少灾害带来的伤亡和损失。但如果配备的应急避难标识不完善,人们在选择时可能会作出错误判断从而浪费宝贵救援时间导致出现惨痛的情况[4]。而预警标识的设立可以减少在危险地段人员的伤亡,降低救援难度[5]。晋良海[6]等人认为当标识指示系统无法满足寻路者视觉工效需求时,寻路者获取有效的寻路信息将会变得非常困难,导致寻路效率下降,造成人群聚集甚至引发踩踏事故,如发生在跨年夜活动时的12•31上海外滩踩踏事件[7-8],很多游客市民聚集在上海外滩,导致人行通道阶梯处的单向通行警戒带被破坏,从而导致踩踏事件的发生。
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1.2 国内外研究现状
目前国内外已有许多学者对应急避难标识的合理性进行研究。相较于国内对应急避难标识的研究,国外研究起步早,研究内容更为丰富。应急避难标识的研究主要为标识表现形式和有效性研究。
1.2.1应急避难标识研究进展
目前国内外已有许多学者对应急避难标识的合理性进行研究。相较于国内对应急避难标识的研究,国外研究起步早,研究内容更为丰富。应急避难标识的研究主要为标识表现形式和有效性研究。
对于应急避难标识表现形式研究,国外学者Enrico Ronchi[21]等人针对可变信息标志在公路隧道紧急疏散,基于可行性理论对可变信息标识的表现形式进行设计并选取11个标识系统定性评价,对62名被试采取问卷调查测试不同变量影响,发现大尺寸面板配合闪烁灯光能更能引起注意且图形符号比警示文字效果更好。对于应急避难标识有效性研究,Zhe Zhang[22]等人针对疏散人员引导信息需求问题,综合撤离时人的视野、标识可视性区域、视野遮挡和基于标识的方向决策开发FESD应急引导标识系统设计模型同时开发LSCS模型使标识数量达到最少。通过与其他模型比较发现FESD可设计出最佳方案,最终使用模型模拟7种标识设计方案疏散效率,证明可用最少标识提高疏散效率。Gyu-Yeob Jeon[23]等人针对疏散标识设置和环境因素对疏散速度的影响问题,选取138名被试于商场地铁站综合建筑进行16项实验,采用单因素方差分析与独立双样本t检验分别分析环境因素和距离疏散标识距离与疏散速度关系,发现能见度差时标识周围环境变化会影响疏散速度;能见度较好时标识的表现形式对疏散速度影响大。Kosuke Fujii[24]等人对疏散安全程序的加强进行了分析,通过测量应急标识、烟雾及照明程度对疏散人员步行速度的变化,总结出不同疏散条件下的步行速度,同时提出了性别之间存在步行速度差异的结果,最终得到较为准确的计算疏散时间的预测模型。
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2 实验设计及实验过程
2.1 实验设计
在实验寻路过程中,通过采集并记录被试者在真实场景下眼睛的各项眼动指标,进行实验数据分析,研究居民在该地区范围内找寻应急避难场所情况,评价该范围内现有应急标识的合理性,再将客观实验数据分析与主观问卷调查相结合,通过问询不同被试者是否经历过地震等突发灾害或对应急避难场所了解的不同程度等方面,分析对找寻应急避难场所能力的影响情况。
其中本次实验范围为北京元大都城垣遗址公园附近,作为我国第一个应急避难场所和挂应急避难场所标志牌的公园于2003年正式建成,因此作为本次实验地点具有代表性意义。经过对周围环境及路线考察,结合周边现有居民楼、社区、学校等众多设施,考虑到该区域属于城市高密度居住区,在发生地震等突发事件时,产生的寻路行为在疏散过程中的情况可能更加复杂,具有一定代表性,因此最终将实验起始点定为北土城西路与牡丹园中路相交位置,同时该位置东西两侧均有应急避难场所入口且距离相近,实验终点可为应急避难场所各入口处位置,且在各入口位置均设有应急标识牌。该应急避难场所范围及起点如图2-1所示,图片来源于谷歌地图。

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2.2 被试情况
选取左、右裸眼视力或通过佩戴隐形眼镜后矫正视力达到1.0及以上、听力正常、身体健康、平时有一定锻炼习惯、无任何疾病史,18-30岁之间在读本科生或在读研究生作为实验的被试人员,并在实验开始前保证睡眠充足。实验开始前,告知每位被试者实验流程及对眼动仪的使用注意事项。
实验测试时间在2021年3月份开始进行,截止到2021年6月,在此期间,通过提前查看天气预报,在温度适宜的天气进行,实验时间为早晨8:00~11:00、下午3:00~6:00时间段进行实验,由于该阶段太阳光线较弱不刺眼,温度也相对适宜,可避免由客观因素等导致最终对眼动数据采集准确性的干扰, 且在此期间,人流量活动较为频繁,能尽可能模拟当突发事件发生时人流拥挤情况。
实验开始前,依次对每位被试者进行前期问卷调查,包括性别、年龄、是否经历过如地震等真实场景下的灾难事故及对应急避难场所的了解程度等,之后为被试者佩带眼动仪,校准之后并将其带领到实验起点位置,如图2-6所示,由Google Maps提供找寻范围,被试者可通过电子导航、查询应急标识牌、问询他人等方式自主找寻附近应急避难场所,其中A~H分别为寻路过程中可能发现的应急标识牌摆放位置,且除标识牌A外,B~H分别被放置于各应急避难场所入口附近,每位被试者将在固定起点处自主选择不同路径直至找到应急避难场所即为实验结束。
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3 个人因素对寻路的影响及问卷分析 ................................. 19
3.1 性别、受教育程度、目的地不同对寻路效率的影响................... 19
3.2 性别、受教育程度、目的地不同对寻路行为的影响................... 28
4 环境因素对寻路的影响及找寻特征分析 ............................. 41
4.1 找寻特征分析................................................... 41
4.2 关键节点及决策时段分析.............................. 54
5 眼动数据分析 ................................. 61
5.1各节点眼动数据分析 ............................ 64
5.2 各节点热点图分析.......................... 64
5 眼动数据分析
5.1各节点眼动数据分析
5.1.1起点处眼动数据分析
本研究起点设置于北京市北土城西路与牡丹园中路相交位置,测试人员由该位置出发,可向北、向西和向东3个方向找寻。场景中主要包括道路、建筑、标识牌、树木和行人等要素。
(1)标识区域与非标识区域的眼动数据分析
基于本论文研究目标,通过使用Tobii Pro Lab眼动分析软件对起点处标识与非标识场景进行兴趣区划分,标识指在现实场景下的各种指示标识,包括应急避难标识与路线标识;非标识主要包括道路、建筑、树木等场景。
使用SPSS分析软件对导出的注视持续时间和注视点个数进行正态分布检验。由于注视持续时间不符合正态分布,因此使用Mann-Whitney U检验对标识与非标识区域的关注差异性进行分析,数据分析结果如表5-1所示,由于P=0.000<0.05,故拒绝原假设,即被试者在起点处观看标识与非标识区域的注视持续时间存在显著性差异;由于注视点个数符合正态分布,因此使用独立样本t检验对标识与非标识区域的关注差异性进行分析,根据平均值等同性t检验,双尾显著性概率Sig.=0.001<0.05,因此不接受原假设,即测试人员在起点处观看标识与非标识区域的注视点个数存在显著差异。综上表明,相比于非标识区域,被试对标识区域的关注更为集中(P=0.000,P=0.001),可能由于寻路目标为找寻应急避难场所处的应急标识牌,导致被试在起点处对标识区域更为关注。

工程硕士论文参考
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6 结论与展望
6.1 结论
基于在发生突发事件时,对找寻应急避难场所的寻路过程中可能出现应急标识不合理的情况,本实验以北京元大都城垣遗址公园北侧为实验地点,结合问卷调查与实测数据,探究被试寻路特征及各指标对寻路效率的影响。本研究通过问卷调查及访谈,主要探讨了性别、受教育程度、目的地不同对寻路效率和各因素的影响;通过灰色关联度法和距离综合评价法对被试在寻路特征方面进行分析,并根据寻路过程中出现犹豫、折返行为的现象对各关键节点进行总结分析;通过寻路过程中所采集到的眼动数据,分析不同场景中被试的视觉注意力分布情况,进而对应急避难标识进行评价研究。主要研究结论如下:
(1)由于在寻路过程中不同性别或受教育程度的被试均表现出不同程度的犹豫或折返行为,且不同被试对找寻效率、注视电子导航总时长、注视电子导航次数及手机旋转次数均存在显著性差异,因此本研究认为性别或受教育程度的不同对寻路效率及其影响因素存在显著影响。
(2)目的地的不同对实验耗时总时长、注视电子导航总时长、注视电子导航次数、手机旋转次数及折返行为次数均没有显著性差异,表明引起终点不同的结果可能是由于被试自身选择的结果。
(3)通过问卷调查模拟预疏散阶段被试的心理状态和疏散阶段被试可能表现出的疏散行为,分析发现不同性别的被试在模拟预疏散阶段和疏散阶段中的心理和行为特征存在差异,同时多数被试在预疏散阶段表现较为冷静,少数会感到担忧和恐慌,且根据调查结果发现,在疏散阶段人群的行为主要分为利他行为、具有从众行为及独立判断3种现象。
参考文献(略)


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