基于视觉线索的公共建筑空间设计疏散诱导性能研究

本研究面对当前公共建筑（如交通枢纽与大型商业复合的建筑综合体）设计因在规模、功能、流线上不断趋向庞杂而带来的疏散安全性问题，遵循建筑设计的先后规律，另辟蹊径地从最早进行的抽象空间设计入手，研究其是如何通过局部建筑元素这一视觉线索，诱导逃生者的疏散路径选择行为的。研究将以申请者团队在过去5年中完成的相关博士研究成果（涵盖空间认知理论、决策理论、计算机疏散模拟研究）为基础，通过将之前地下空间建筑元素向地上空间建筑元素在种类数量与数学定义上进行拓展，进一步选择并优化决策模型，升级人工视觉算法，大大增加实验被试数量，构建出基于视觉线索的公共建筑空间设计疏散诱导性能评估系统SpaceSensor II。其将成为对建筑学空间本源问题的一次定量化探索；为建筑师在空间设计阶段提供能够优化疏散性能的设计导则与评估工具；还能为同类软件提供对建筑元素线索的数学模型支持；并最终服务于当前公共建筑发展的社会需要。

公共建筑设计中的安全疏散问题的重要性毋庸置疑。长久以来，不同领域的研究者与工程师一直致力于为环境中各种可能影响逃生者决策的信息建立可计算的决策模型，以其模拟预测疏散过程，从而为公共建筑设计提供评估依据。其中，建筑专业虽然一直具有“空间会诱导行为”的建筑理论，但长久以来一直停留在定性判断上，无法满足模拟计算的定量化需求，阻碍了这一领域的发展。因此，本项目旨在研究公共建筑中普遍存在的建筑元素是如何通过其自身的可量化几何特征来不同程度地诱导逃生者的疏散路径选择的。它为计算机疏散行为的可计算模型首次提供了重要的来自建筑领域的驱动信息，同时也将传统的建筑理论推入了定量化的时代。..本项目中，借鉴心理学术语，研究团队将这种来自于建筑元素几何特征的，对逃生决策具有意义的信息命名为“建筑线索（Architectural Cue）”，它由量化描述其特征的一组几何数据为属性。根据最不利原则，逃生者的动态寻路过程被假设为在逃生路径上的各个分叉点进行逃生方向选择的集合。因此，本研究的核心就是搞清这种选择的对象与选择的机制。..由于，本研究是项目负责人5年先导研究的延续，所以通过进一步的案例调研分析与现场实验，迅速确定了在公共建筑中，安全出口（Exit Door）与通道入口（Doorway Entrance）是最为主要的两种被选择对象，且两者同时出现时，选择前者具有绝对性。所以，本研究的重点就在于搞清当同时出现多个安全出口或通道入口时，逃生者的选择机制。..本研究最重要的结果就是通过多选项逃生场景的虚拟选择实验（专门自主开发了虚拟现实实验平台），突破了项目负责人先导研究中采用的经典最大效用选择模型，突破了目前在紧急情态下被广泛使用的启发式选择模型，结合心理学Pair-wise Choice现象，创造性地提出了“两两最大效用模型”，即它面对不同数量的选项时，用同样的一组效用参数进行普遍的两两比较，直到找到总能够取胜（或者胜率最高）的那个选项。（由于人的选择行为并不具有传递性，所以可能会出现没有“常胜将军”的情况，即该模型无解，这时它将取胜率最高的那一个作为最终的选择。）这一过程恰恰反映了人选择时犹豫、妥协的过程。它相较于前两种常见的选择模型框架具有更高的选择预测准确率。这一新的选择模型，对决策理论的研究所具有的意义值得期待。