基于环境实景感知实证模型的景观视觉规划设计方法研究

Despite years of studies on visual perception, landscape architecture had not built an effective practice on visual resource management and design, due to: 1) a lack of systematic theories and evidences, 2) information distortion, and 3) lack of interactive access to on-site landscape during design. Aiming to improve these conditions, This project builds a case-specific theoretical cognitive process between environmental characteristics and visual perceptions through collecting first-hand data including cognitive mapping and semi-structural interview as well as literature review. The theoretical model is then tested against real-time EEG signal, recorded statements on site, as well as questionnaire, using Structural Equation Modeling. With technical supports from geo-collaborating, augmented reality, design proposals are generated and refined on site based on the confirmed cognitive process.

尽管环境视觉感知领域有深厚科研积累，但由于系统性理论及实证缺乏、感受信息采集失真、缺乏实景信息互动等问题，没有能支撑起强大的风景园林实践。针对这些问题，本项目在文献基础上通过认知地图、半结构式访谈等方法进一深入了解视觉感知后面的认知学机制，建立具体案例空间环境特征要素的视觉感知理论模型。结合传统问卷，采用脑电、现场感受录音等测量手段对实地实景的实时动态视觉感受进行采集，并利用采集数据通过结构方程模型(SEM)进行实证检验。在该实证模型的基础上，进一步利用地理信息协同平台、增强现实等技术实现内外业信息实时共享和设计方案进行实地实景模拟，对目前景观视觉规划设计过程进行优化和模拟检验。

本项目针对环境视觉规划设计中系统性理论及实证缺乏、感受信息采集失真、缺乏实景信息互动等问题，利用神经生物测量技术，就1）基于环境视觉感知机制的建模实证、2）针对景观视觉规划设计优化方法的模拟实验两大模块开展实景实验。.模块一：采用脑电实景静坐实验观测不同环境对于主观感受、认知和脑功能链接的影响，从而推进了我们对于恢复性环境(Kaplan 1995)认知过程的认识。实验结果显示人暴露在恢复性环境时，alpha-theta波段脑功能连接显著加强，同时同频段枕叶活动显著增强。回归分析进一步发现alpha-theta脑功能网络效率和环境协调感显著正相关(alpha: R=0.411, p=0.020, theta: R=0.619, p<0.001)；而枕叶alpha-theta振荡功率和暴露前后疲倦恢复显著负相关(alpha: R= -0.571, p=0.033; theta: R=-0.689, p=0.006)；而疲倦恢复又影响了注意力认知任务得分的提升程度(R=-0.343, p=0.055)。根据以上实验证据，我们拓展了恢复性环境的注意力恢复理论(Kaplan 1995)，提出协调的恢复性环境或通过alpha-theta振荡及脑区间的同步振荡帮助疲倦恢复。枕叶加强的alpha-theta振荡可能抑制了视知觉加工，同时通过alpha-theta同步让大脑得以休整。.模块二：将心理物理学实验范式和结论(Lang 1995)导入环境体验测量，该技术可以直接应用于建成前的实景诊断和建成后的体验评价。通过实景行走实验，利用便携式多参数生物反馈仪，采集了环境行走体验过程中脑电、心电、皮电、表情肌肌电，皮温、呼吸等多项生理指标，并通过环境情感地图分析（affective mapping）的方式，将附带地理信息的环境体验数据重现出来，以识别特定人群的城市兴趣点和负面压力源。并利用虚拟现实和眼动设备检验设计干预的效果。.其研究成果改善了当前环境感受难以客观量化测量的问题，有效提升了建成环境的体验评价。研究确立的神经生物体验评价方法应用于城市建成绿地的健康效益评价，被新闻媒体报道。.研究期间共发表期刊论文12篇（SCI2篇，SSCI1篇），专著1本，会议论文4篇，会议报告9场,培养硕士研究生1名。