基于驾驶员视觉的林区道路路侧景观信息调查分析

李航天* 卢 杨 王笑男 袁杰银

（1、内蒙古农业大学能源与交通工程学院，内蒙古 呼和浩特010018 2、中铁十九局集团有限公司国际建设分公司，北京100176）

随着道路交通系统的迅猛发展以及人均汽车保有量的激增，交通事故越来越频繁[1]。在驾驶过程中，信息量不足或者信息量过载都会影响到驾驶员的认知、判断、决策和驾驶行为，进而严重威胁到行车[2]。驾驶员80%-90%的信息都要依靠视觉获得，因此从驾驶员视觉角度研究道路信息是必要的。东北林区道路在森林培育、火灾与病虫害防治、木材生产和促进林区社会经济发展等方面都发挥着重要作用，但林区道路具有特殊的地势地貌，多为企业自建，其特点是道路等级低、线形变化较大、驾驶员视距不足，并且路侧遍布高大树木，使道路的路侧景观环境呈半封闭状态，导致东北林区道路驾驶员的视觉及心理状态受到影响[3]。国内外学者对高速公路、山区道路、草原公路等进行了大量研究，取得了很多有价值的成果[4-8]，对林区道路环境的研究集中在线形和冰雪路面方面[3]，林区道路路侧景观研究还较为少见。基于以上的背景，本次研究针对东北林区道路路侧景观环境状况，从驾驶员视觉角度运用实驾调查试验的研究方法，揭示林区道路路侧景观信息的类型、分布和特征，为今后林区道路路侧景观信息量化模型提供基本要素和理论依据，为林区道路景观设计、对减轻驾驶员疲劳、为其提供适宜的信息量、增强行车安全都有着重要意义和实用价值[10]。

1 林区道路环境调查

考虑到自然环境、人文因素、地势地貌、地理位置等条件，选取了大兴安岭森工集团根河林业局的企业自建林道作为研究对象，这段道路全长50km，设计车速为30-40km/h，道路直线长度与曲线长度之比为2.63，试验期间交通量较小，为典型东北林区道路。

调查车辆为丰田4500 越野车型，采用车载摄像机全程记录林区道路信息，同时选取5 名经验驾驶员佩戴德国SMI 眼动仪，记录在实际驾驶过程中对于各种目标物注视的眼动数据。

2 结果与分析

2.1 林区道路路侧景观类型、分布和特征分析

通过对东北林区道路信息环境全程录像和驾驶员关注的眼动录像进行提取和统计，可将林区道路路侧景观类型可划分为6 类，分别为双侧乔木林带、左侧乔木林带、右侧乔木林带、双侧灌木林带、桥梁和房屋建筑，部分信息如图1 所示。通过对比分析，从景观性质出发，这6 类景观可具体划分为3 种类型，分别为封闭式景观（双侧乔木林带）、半封闭式景观（左侧乔木林带、右侧乔木林带、双侧灌木林带）和开放式景观（桥梁和房屋建筑）。

进一步对6 类路侧景观类型的长度分布进行统计，结果为双侧乔木林带长度分布比例最高约占48%，其余景观占比从大到小依次为左侧乔木林带（16%）、右侧乔木林带（14%）、双侧灌木林带（12%）、桥梁（8%）和房屋建筑（2%）。通过计算，封闭式景观占比为48%，半封闭式景观占比为42%，开放式景观占比为10%。

图1 林区道路路侧景观类型

2.2 基于驾驶员视觉的林区道路路侧景观信息要素分析

在对林区道路全程路侧景观统计基础上，考虑到驾驶员关注每类景观的程度是有差异的，进一步对5 位驾驶员在实际驾驶过程中对于各种目标物注视的眼动数据进行统计和分析，综合得出驾驶员对6 类路侧景观关注程度比值，如表1 所示。

从表1 可以得出，驾驶员对路侧景观关注程度从大到小依次为桥梁、房屋、左侧乔木林带、右侧乔木林带、双侧乔木林带和双侧灌木林带。通过计算，驾驶员对3 种景观性质的关注程度分别为封闭式景观5%，半封闭式景观35%，开放式景观占比为60%。

表1 驾驶员对6 类路侧景观关注程度

2.3 结果与讨论

基于以上结果分析，调查东北林区道路路侧景观类型占比最大的为双侧乔木林带，而驾驶员对其关注程度是最低的，桥梁和房屋的占比最小，而驾驶员的关注程度最高；从景观性质来看，封闭式景观占比最高，而驾驶员关注程度最低，开放式景观占比最小，而驾驶员的关注程度最高。数据表明，林区道路路侧景观信息量化模型问题中，路侧景观基本要素为双侧乔木林带、左侧乔木林带、右侧乔木林带、双侧灌木林带、桥梁和房屋建筑；在以双侧高大乔木林带为主的东北林区道路路侧景观环境下，驾驶员更多的关注突然出现的人文景观或非林木景观，对开放式景观的关注程度较大，其次是半封闭式景观，最少的为封闭式景观。此研究结果得出，依据驾驶员视觉特性，在东北林区路侧景观设计时，应着重考虑开放式景观和半封闭式景观，减少封闭式景观，增加景观的异质性，特别是适当增加非林木类型景观，使驾驶员视觉与心生理状态较为舒适。

3 结论

通过以上研究，得出本文结论如下：

3.1 林区道路路侧景观类型可划分为6 类，分别为双侧乔木林带、左侧乔木林带、右侧乔木林带、双侧灌木林带、桥梁和房屋建筑，主要以双侧乔木林带为主，同时这6 类景观可作为林区路侧景观量化模型中的基本要素。

3.2 林区道路路侧景观性质划分为3 种类型，分别为封闭式景观（48%）、半封闭式景观（42%）和开放式景观（10%）。驾驶员对开放式景观（60%）的视觉关注程度最高，其次是半封闭式景观（35%），而封闭式景观（5%）最低。

3.3 建议在以双侧高大乔木林带为主的东北林区道路路侧景观环境下，路侧景观设计时，应着重考虑开放式景观和半封闭式景观，减少封闭式景观，增加景观的异质性，特别是适当增加非林木类型景观，使驾驶员视觉与心生理状态较为舒适。