反思建成環境研究或項目一定會成功

「

建成環境方面的研究，太習慣於成功了，很少有失敗或者干不出來的項目和研究（想像一下一個重大科研項目立項是尋找引力波）。

」

——龍瀛針對大數據與未來城市的鬆散思考

引

言

建成環境方面的研究習慣於成功，很少有失敗或者干不出來的項目和研究。本文將推送一次沒有「成功」的眼動儀實驗，旨在引起大家對建成環境領域的研究必須要成功以及一定能做出來的反思。試想自然科學資助一個項目，要尋找引力波，大量的研究項目都不會成功。

（前方多圖預警，請注意流量餘額）

利用眼動儀評價北京中心城的街道空間品質

團隊成員：嚴文欣、井琳、張陽、李詩卉

指導老師：龍瀛

中文摘要

城市中的街道空間是與人們生活息息相關的重要活力空間。關於街景的評價現有多種手段，主要包括少量樣本人工打分、大量樣本人工打分（通過互聯網平台）和用其他生理數據指標等。其中，選用生理數據指標（眼動儀、唾液皮脂醇、心情波動）等進行街道評價的相關研究相對較少。在未來，面對極大量的街景評價需求，建立量化的分析手段進行評價並由此指導未來的實踐是至關重要的。

本項目希望使用眼動儀作為主要實驗工具，對於北京中心城範圍內隨機選取的100張街道圖片進行評價，將較為創新的眼動儀觀察熱度結果與更為傳統的人工打分結果進行比對；從而探索利用眼動儀進行街景評價的手段是否可行。通過比較總結眼動儀進行觀察的打分結果和人工觀察的打分結果的主要差別，並試圖歸納造成這種差別的原因，以對未來其他利用生理數據指標進行街道評價的相關研究提供參考。

研究目的

儀器選用&研究方法

猜想&預實驗

預實驗一與猜想

預實驗一：每組9張圖片隨機排列、重複出現，根據眼動熱點圖落在每張街景圖片中的數據量多少，代表圖片受關注度高低，代表街景品質好壞 。

猜想：眼動注視時長（受關注度高低）可以代表街景品質好壞的程度。

預實驗二與猜想

預實驗二：每次觀察1張圖片，以城市設計／平面設計的思路觀察街景圖片，得出良好的街景圖片所具有的眼動熱點圖特徵，並讓機器學習良好反饋的眼動熱點圖的模式，進而將更多的人工觀察得到的眼動熱點圖轉化為街景品質的評價。

猜想：良好品質的街景照片被觀察時，具有某種熱力圖特點；例如，擁有具體的聚焦點、較集中、有方向感等等（可參考凱文林奇城市意象等）。

預實驗初步結論

?第一種思路中受關注度高低與品質好壞間的聯繫具有高不確定性，需要消除兩個極端的街景圖片都可能成為受關注對象的問題；

?第二種思路將其回歸於眼動儀較常見的關於平面設計顯著性的實驗，具有較強的可操作性，但可能需要觀察的數據量偏大，圖像特徵的量化的總結歸納有一定困難。

正式實驗

實驗方法選定

項目最後選用了第一種實驗方法進行實驗，將關注度高低直接與品質高低直接掛鉤。鑒於項目時間、人力、資金有限，項目從10000張北京城中心城區街景照片中隨機選擇了100張作為主要研究對象。

項目通過兩次預實驗確定了通過眼動儀對街景進行評價的主要方法：利用計算機隨機程序將100張圖片打散並重組，每次同時出現一屏幕9張街景圖片，一共出現100屏，並保證每張街景在屏幕中的9個位置各出現一次，儘可能減少在屏幕中的不同位置出現對於眼動熱力觀察結果的影響。

實驗過程

正式實驗時，1位項目組同學佩戴眼動儀對100屏街景照片進行觀察，隨後我們收集每1屏（10秒時長）時長範圍內眼動觀察熱力數值，並整理了同一幅街景照片在9個不同位置上的熱力值，進行加總，得出了每一幅街景的眼動熱力值，並轉化為「眼動儀打分」的分數值。

隨後3位同學用五個維度的傳統街景評價方法對於100張街景圖片進行了人工打分，並得出了「人工打分」的分數值。

結果總結與思考

實驗結果總結

從實驗結果來看，在100張街景圖片中，眼動儀和人工評分分差較大的（3、4分）有10張，分差較小（1、2分）70張，完全一致的有20張。整體結果有一定可比性，但受限於實驗樣本數量，結果有較大的隨機性。

實驗結果總結&猜想

將人工打分結果高於、等於和低於機器打分的結果的街景圖進行結合對比後，有以下幾個主要猜想：

?人工打分顯著高於眼動儀觀察得分的圖片以居住區內部街景為主，有街道較狹窄、建築色彩比較多樣、氛圍溫馨的特點。這樣的街景在利用眼動儀進行快速觀察時容易被忽略，因而得分較低。

?人工打分略高和略低於機器打分的街景圖片數量較多，特徵不顯著。

?人工打分低於機器打分的街景圖片多有較強的結構性，例如寬闊、方向性強的街道，在快速觀察中結構特徵明顯，因而吸引眼動儀關注度較高。但在實際觀察中，往往有圍合度低、街道整潔度低的問題，因而人工打分得分較低。

不足與展望

在一年過程中，項目在機器數據採集、實驗志願者召集中都遇到一定的困難，並受限於團隊成員的時間和精力，對於項目的投入有所不足，因而僅採集了一位被試使用眼動儀和人工打分的方法進行打分的得分結果，沒有能夠形成較為科學、完善的實驗結果。

項目探索了生理數據指標在街景評價中應用的一些方法嘗試，希望能夠對於未來的相關研究提供一定的借鑒。目前來看，使用眼動儀對於街景進行評價的方法尚不成熟，是否能夠使用眼動觀察熱度的值直接轉換為評分分值仍存疑，面臨如何剔除強烈負面要素吸引被試觀察熱度值、如何確定每張圖片最佳觀察時長的問題。使用眼動儀或其他生理指標進行街景評價在具體的實驗方法、數據收集上仍然需要大量的探索研究。

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責任編輯：小夾子

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