空间路线描绘：以大学生入学路线的心像地图为例

应 申，苏俊如，刘之林，张雯博

(1.武汉大学 资源与环境科学学院，武汉 430079；2．武汉大学 地理信息系统教育部重点实验室，武汉 430079)

日常生活中，人们因为各种任务在熟悉和不熟悉的环境中寻找下一个路(口)、寻找目的地，常需借助不同形式的地图或者环境在脑中建立的心像地图等。地图是空间特征的象征性表示，认知地图[1]被引入地理学，形成了心理地图[2-3]，用来描述人们如何在环境中定位自己及其如何感知世界，脑中地图、认知地图、心像地图、心理地图的本质和概念大致相同，只是表述不同[4]。心像地图应用于行为科学和心理学等多个学科，尤以地理学为甚[5-6]。将心像地图与地理相结合，应用于不同时期、不同尺度、不同阶层对地理空间的描述和空间感知[3,7-8]，了解人们如何看待、理解和解释地理空间[9]。心像地图是一种结合人们的日常生活、文化和社会的表现形式，也是涉及个人和集体社会价值观的方式。各国学者一直通过让人们画出他们心中的地图的方法，来研究和评价心像地图形成、发展和作用以及不同国家人们的空间感。美国《生活化的地理：国家地理课程标准》公布后[10]，一批制图学领域[11-12]、心理学领域、地理教学领域[13-14]的研究者丰富了心像地图的理论与实践，综合国内外对心像地图的研究[15-16]，心像地图主要应用于地理教学[17]、区域认知、寻路任务[18]、城市形象感知[9,19]、移民决策[20]等多方面。

在空间认知的研究中常常需要借助心像地图来表征空间认知能力，心像地图绘制中，城市相关的心像地图绘制主要基于Kevin Lynch[3]提出的五大城市意象元素，即路径、节点、边界、区域和地标；在空间认知能力[21-23](主要涉及空间记忆能力、空间感知能力、心理旋转能力和抽象推理能力等)的研究中常以心像地图为手段，在心像地图中以空间描述的方式进行实验测试。空间描述主要为物体之间的空间关系或通过环境的路线，包括两种主要视角：类似于查看地图的勘测和类似于导航的路线，勘测描述使用外部参考框架(即相对于其他空间信息)和基本方向(北、南、东、西)以空中视角传达空间信息；路线描述从第一人称(以自我为中心)的角度传达空间信息，使用内在的参考框架(即相对观察者)引导读者进行想象的旅行，传达关于地标、距离和转弯的信息[21,24]。在路线描述中常采用3种方式：路线描述的路线图、地点描述的地点图及混合路线描述[25-26]。路线描述指的是移动个体的位置和方向，地点描述指的是地点相对于彼此的位置，混合路线描述指的是环境中的视图(地点描述)和环境中的移动(路线描述)的混合[25-26]。可以通过路线描述的心理表征来考察其空间认知能力(心理旋转能力、空间记忆能力等)的相关性[21]。

文中基于二维纸质草图的方法绘制心像地图，以心像地图的形式来表征被试者的空间认知能力，以开放性问题的方式让被试者描述“家→学校(武汉)”的路线，考察被试者的空间感知能力和空间长时记忆能力在路线绘制方式、方位信息、地图要素表达、途经地点信息等路线描绘要素的具体体现，及基础地理知识对路线理解的前后变化，定性和定量地分析被试者的共同特征和个体特征。

1 实验设计和方法

1.1 试验目的与设计

实验通过地理和地图基础知识的介绍，让被试者在介绍前后描述“家→学校(武汉)”的路线，了解被试者如何描绘路线、试图发掘基本地理知识对路线理解的前后变化、揭示空间感知能力和空间长时记忆能力如何体现在绘制路线上。

实验以二维纸质草图的方式，分为两次测试，两次测试题目相同，每次测试包括被试者的性别、籍贯等基本信息和测试题目信息，具体测试题目为：“我是如何从我的家乡到武汉来的？请描述并画图从家出发后依次经过的地方、地点、方位等等”。

文中主要考察被试者的空间感知能力和空间长时记忆能力，因“地理和地图知识的介绍”为普及且非针对性的介绍，被试者空间记忆能力主要依赖日常经验积累。考察被试者的空间感知能力和空间长时记忆能力在路线绘制方式、方位信息、地图要素表达、途经地点信息等路线绘制要素中的具体体现(见图1)。

本研究的心像地图中路线描绘的基本要素参照Kevin Lynch提出的城市心像地图要素和空间地理知识要素(地标知识、路线知识和测绘知识)，提出文中的研究要素主要包括：节点(途经地点)、区域(主要指省份)、边界(主要包括省界和国界)和路线(将节点连接起来的线)，以及方位描述因素(指北针和相对方位)等(见图2)。

1.2 被试者

被试者为大学新生，不具备大学专业知识，只具有小学和中学的地理知识，自愿参与测试，共收到101份反馈，有效草图样本97个。被试者都是中国学生，年龄在18～20岁之间，具有一致的年龄和知识背景，便于分析此类被试者的共同特征；被试者均为第一次参与此实验。本次测试在教室中进行，以排除干扰因素，保证收集数据的可比性。

1.3 实验方法

此次试验采取二维纸质草图的形式分为两次测试，分别在无任何提示的情况下、经过一节课的地理和地图基础知识简介后完成。两次测试及“地理和地图基础知识的介绍”三者相互独立，并在连续的3节课内完成；“地理和地图基础知识介绍”是一个原有课程，是关于地理和地图基础知识的普及介绍，并无针对性介绍，被试者认为这只是一堂课，也未强调基础知识与测试的关系；被试者亦不知道会有“第二次测试”；两次测试均不参考其他资料(手机地图等)。

图1 认知实验框架

二维纸质草图的形式相比较于文字或语言描述可以让被试者更清楚、详细地将脑中的地图表现出来。因为绘图可以根据被试者的愿望进行，从而尊重被试者在决定表示什么和如何表示方面的自主权。开放性试题重点在于培养学生思考问题的思路和策略，给予被试者充分的发挥空间，探求答案过程，而答案本身并没有严格的对与错、好与坏，开放性问题的结果未知，对结果不设验证，如“我心中的地图”是什么样[27]。文中对调查结果进行多方面多维度的归纳、统计，并对个案剖析。

2 结果分析

通过对数据整理，被试者来自25省77市，对被试者的描述方式、地图要素表达、途经地点等结果统计分析，剖析被试者在全国尺度下的空间路线描述。

2.1 描述方式

被试者从全国各地出发到武汉上学，选择的描述方式主要分为3种：文字描述、简图描述和方位图描述(表1、图2)。

3种描述方式汇总和对比可知(图3)，在第一次测试时，73.20%(71/97)被试者选择方位图的描述方式；经过地理和地图知识理解后选择方位图描述增加到83.51%(81/97)，选择简图描述方式的由23.71%(23/97)减少到12.37%(12/97)。可见，在经过地理和地图知识理解后，被试者增强了空间感知能力和知识叠加能力，更多的(83.51%)被试者倾向于以方位图方式描述(图3)。

表1 描述方式

被试者经过地理和地图基本知识理解后，转变了原有的描述方式。被试者由原来的文字描述到方位图描述(如被试者A的路线“广西省隆安县布泉乡到武汉”)(图4(a)和图4(b))，反映出从形象交通的方式到地点、位置和方向的描述，更具有地理特征。被试者B的路线为“江西上饶到武汉”(图4(c)和图4(d))，其本身还是有较强的路线描述能力，已描述出距离和中间参考物等信息，在第二次测试中更是增加了面状省区域以及两地的地理行政从属关系，反映出较强的空间记忆能力和知识叠加能力。描述方式改变的同时途经要素的选择也有所变化，被试者在第一次测试时注意力集中在家、机场、高速、河流这些节点(这与其选择的交通方式有一定关系)，被试者更关注相对微观的位置、身边的地点；第二次测试时被试者列出了一些空间地点节点(省份、城市)，被试者增加了对相对宏观位置的理解和描述。地理和地图基础知识的介绍对被试者产生了一定的影响，让被试者对地理和地图有一定了解，在原来基础上增强甚至建立被试者的地图描绘框架，体现出被试者的知识叠加能力。

图2 描述方式的示例

图3 各种路线的描述方式所占比例

2.2 地图要素表达

根据被试者绘制的草图发现，被试者在绘制路线时对地图基本要素并不敏感。整体上，被试者的地图要素表达能力较弱，指北针的绘制要稍强于图例、比例尺的绘制，在绘图时几乎没有被试者注意到绘制图例和比例尺。两次测试中共37名被试者绘制出绝对方位要素——指北针：第一次测试时有29名，第二次时有24名，两次同时绘制指北针的被试者有16名。仅有2名被试者绘制了比例尺，其中1人绘制了图例(见图5)；这和草图的示意性有一定的内在关系，它不具备精确的方向和距离度量。

被试者C(图5)本身具有较强的空间记忆能力和地图要素表达能力，对地图要素较敏感，第一次已绘制出指北针和比例尺，表达出现实距离和地图中的距离的对应关系，反映出较强的距离意识和空间感知能力；在第二次测试中更是增加了图例，提供了明确的信息，描绘出入学路线中交通的上下关系。

2.3 方位描述

在绘制路线中的相对位置方面，有较多的被试者表现出空间的相对方位感和距离感：第一次测试时有72人绘制出相对方位，第二次增加到82人，两次同时绘制出相对方位的有64人，可以看出日常地理经验积累对被试者会有较强的影响，被试者对地理位置分布和空间方位有一定了解。

图4 两个被试者的路线描述的两次对比

图5 路线描述中地图基本要素的使用

在方位描述中，对表示空间方位的指北针和相对方位进行统计发现，两次测试中绘制了指北针的被试者几乎(第一次测试：89.66%，第二次测试：95.83%)都完成了相对位置的绘制(图6)。能够绘制指北针的被试者本身具有强烈的方向感，其空间定向能力突出，路线心像地图描述时同时绘制出相对位置。而没有绘制指北针只绘制出相对方位的被试者，都是默认“以上为北”，在此基础上绘制路线图，这受到了日常“上北下南”的影响。

图6 前后两次路线描述方式中的方位信息变化图

被试者在绘制空间相对方位时，绘制地标/参考物特征主要分为3种方式：①基于节点的方式；②基于区域的方式；③基于全国框架的方式(见表2)。

基于节点的空间相对方位表示方式：被试者的关注点在一个个节点，以“点带线”的方式进行路线

表2 绘制空间方位的方式

描述，这种方式被试者家的位置距离武汉(或湖北省)远近皆有。选择此方式的被试者具有一定的方位感和空间记忆能力，能够明确标出路线中几个关键地点的方位，但对地点的地理行政从属关系并不敏感。

基于区域的相对方位表示方式：被试者绘制出了临近的区域，关注点相对于基于节点的方式已经“由点转面”，以“面中含线”的方式进行路线描述，被试者以一个更大的视角了解和解释其空间感，此类被试者家的位置一般在武汉(或湖北省)的临近省份。选择此方式的被试者具有较强方位感的同时，能够明确标出路线中几个关键地点的方位和面状省区域，以及两地的行政从属关系，反映出较强空间记忆能力。

基于全国框架的相对方位表示方式：被试者具有全国范围的地理视野，在全国框架下以线的方式进行路线描述，具有较强的全局意识，此类被试者家的位置和武汉的距离一般较远。选择此方式的被试者对中国地理行政位置分布比较了解，明确中国的轮廓和边界，同时具有较强的空间感知能力和空间记忆能力。

图7 路线描述中的相对方位

2.4 途经地点

15名被试者因在省内，出发地与目的地两地距离较近，其路线描绘一般只包含出发地和目的地两个地点，此处重点对余下82个样本的心像地图的途经地点数量、行政等级和交通方式进行统计分析。需说明的是途经地点包含出发地和目的地(途经地点≥2)，且家到必要枢纽中心和必要枢纽中心到学校(如离家最近火车站或机场)算作1个途经地点，武汉市内到学校为1个途经地点，以图8为例，被试者D绘制路线为“大庆市-哈尔滨(机场)-吉林-辽宁-河北-河南-武汉(机场)-学校”，出现了7个地点，但文中描述为6个途经地点，其中“大庆市-哈尔滨市”为1个途经地点，“武汉(机场)- 学校”为1个途经地点。

图8 基于节点的路线描述(被试者D的路线为“大庆市-哈尔滨(机场)-吉林-辽宁-河北-河南-武汉(机场)-学校”)

火车、飞机和自驾(被试者为乘车人，非驾驶员)3种不同交通方式的途经点数量和途经点的行政级别明显不同(图9)。选择火车交通方式的被试者主要绘制3～5个途经地点，被试者多以市为中间节点。被试者在旅途过程中通过火车报站、火车停站等方式被动或主动地获得中间节点信息，使这种方式的路线描述中中间节点最多(图9)，同时说明被试者具有较强的空间记忆能力。

选择飞机交通方式的被试者主要绘制2～3个途经地点，主要以省为中间节点。飞机的路线中，一方面起降点的突出性明显；另一方面被试者获取中间节点信息的机会较少，并不会有背景音的提醒，因此一般会绘制较少的途经地点且为省(图9)；路线描述时主要依靠被试者的记忆、经验和主动搜索路线获取，途经点较多的被试者明显具有较强的空间记忆能力。

选择自驾(被试者为乘车人，非驾驶员)交通方式的被试者多以市为中间节点，因没有客观存在的背景音提示，主要依靠被试者的记忆、经验、导航系统或主动搜索路线获取，这类被试者对中间节点不是十分关注(图9)。

图9 3种交通方式中测试前后的途经地点变化

3 分析讨论

论文以绘制路线为任务，通过心像地图的表达形式，探讨大学新生的空间认知能力在绘制路线时的具体体现和基础地理知识对路线理解的前后变化，分析被试者的共同特征和个体特征，对被试者选择的描述方式、方位、途经地点等进行分析，发现在路线描述时，地标/参考物的选择和空间范围的微观/宏观结合等方面具有特殊意义。

3.1 路线描述中的地标参考

在路线描述中，被试者会以地理要素为地标，主要包括江、河、湖、海和山脉以及高速铁路和建筑物等。

3.1.1 以自然地理要素为地标

海洋和水系通常被作为国家或地区之间的边界，在定位时具有重要意义[6]。长江和黄河发源于中国西部，贯穿20余省市，是一个重要的地理知识点。两次测试中包括来自14个省(自治区直辖市)共22名被试者在选取定位地标时绘制了长江和黄河，却有着不同的原因：一类是被试者家在长江、黄河流经和附近的省区市，如江西省、河南省、甘肃省、西藏自治区等区域(图10(a))；另一类是被试者家距离武汉较远，如黑龙江省、吉林省、新疆维吾尔自治区等区域，描述路线时结合全国地理框架进行(图10(b))。这反映出具有重要意义的地理要素对被试者产生的影响和被试者对地理要素的选择性。

图10 中国内以长江、黄河为参考的路线描述

渤海和南海分别是中国东部和南部的重要海域，渤海三面环陆与三省一市毗邻，南海与我国5省相邻。部分来自我国东北三省的被试者在绘制路线时，会选择绘制渤海作为一个地标参考物(图10(b))；而部分中国南部的被试者会绘制南海作为地标参考物(图11(a))。甚至有被试者也会选择东湖(武汉)作为目的地的地标(图11(b))。这种将面状水系抽象作为参考的心像地图绘制，反映了地理水系对被试者产生的影响和被试者描述路线时的全局观。

被试者在绘制路线时地标也会选择沿途中的各种自然地理特征如戈壁滩、山脉等，如来自河南的被试者在绘制路线时以铜山、确山作为地标参考(图12(a))，来自新疆被试者会以戈壁滩、昆仑山脉、祁连山脉等作为地标参考(图12(b))，一方面被试者对沿途的自然地理要素有空间短时记忆能力，另一方面也反映了被试者累积的基本地理知识(空间长时记忆能力)在路线描述时提供了诸如名称、区位的内容。

3.1.2 以高速公路、建筑物为地标

除自然地理要素外，在描述路线的心像地图中，被试者也会大量采用高速铁路、建筑物等作为地标参考。测试中除湖北省内的被试者外，有15.85%(13/82)的被试者通过自驾方式从家乡到武汉，他们在描绘路线时会以“某高速”作为地标，对从家出发的高速和途经的高速有更多的关注和了解(图13)。

重要的人文建筑作为城市的“代言”，在路径的文字描述中作为途经城市的代表被大量使用，如被试者某同学从衡阳到武汉的路线图形中采用城市，而文字描述中以“岳阳楼”指代岳阳、以“黄鹤楼”指代武汉(图14(b))；图14(a)的被试者在乘火车从石家庄到武汉的路线描绘中，在利用“黄河、长江”水系要素作为全国框架描述后，更是利用“黄鹤楼、汉阳铁厂”市内典型建筑描绘路线。说明重要的人文建筑作为一个城市的代表在被试者脑中形成空间记忆，在空间路线描述中被唤起并使用。

图11 路线描述以“江河湖海”为参考

图12 路线描述以“山和戈壁”为参考

3.2 宏观与微观结合

被试者真正的出行多是汽车、火车或飞机等多种交通工具组合，一般分为3个阶段：①从家出发地(村镇、街道)到交通枢纽中心(火车站或者机场)，是被试者熟悉的地理环境(图15(a)、15(b))；②从家乡地的交通枢纽中心到武汉，此时距离较远，被试者会选择火车或者飞机，路线描述采用途经的省或市(图15(a)、15(b))；③从武汉的火车站或机场到学校，是市域内的路线描述(图15(b))。很明显，此时表现出认知地图的层级化特点，出现不同尺度的路线出现在一张图上的现象(图(15))，此时的路线描述就采用分段、尺度分级的特殊现象，这也是明显的空间等级思维运用：局部、微观的家乡(或县市)起点→宏观的省市级途经点→局部、微观的目的地(武汉市内车站或机场到学校)。这种微观与宏观相结合的空间路线描述可更清晰表达不同阶段的路线信息，是空间能力表现的重要体现。在局部、微观的家乡(或县市)起点描述中，由于被试者对“家”周围环境较为了解，存在空间认知记忆反复叠加，路线描述和绘制较为详细；而宏观的省市级途经点及目的地描述时，被试者由于对遥远环境并不十分了解，没有足够的素材对这部分记忆来叠加，路线描述一般较为简单。

图13 路线描述以高速公路为参考

4 结 论

论文通过开放式问题，让被试者通过绘制心像地图描述其以非固定起始点(被试者的家乡)到固定终点(学校)的路线，定性和定量分析基本地理知识对路线理解的前后变化、被试者的空间认知能力在路线绘制方式、方位信息、地图要素表达、途经地点信息等路线绘制时的具体体现，剖析空间路线描述的共同特征和个体特征，发现：①交通方式的不同对路线描述、途经要素的选择及途经地点数量产生重要影响。②被试者在空间路线描绘中，对地图基本要素并不敏感，地图意识并不十分不明确。③我国地域辽阔，有丰富的地理要素(山川河流海洋戈壁和人文建筑)对人认知记忆产生重要影响，是路线描绘过程中的重要标志。④长距离的心像地图描述会出现“等级思维”：局部(家、县)-上层(市、省)-局部(武汉车站或机场)；和因熟悉程度不同形成的“详-简”结合的心像地图：“出发地(详)-路途中(简)-目的地(简)”。⑤对比地理和地图知识的介绍前后的空间路线描述，方位图更倾向于成为空间路线描述的主要方式，描述中相对位置的描述发生转变，日常地理经验积累和中国平面地图对被试者心像地图的地理位置空间分布会有较强的影响。本研究基于路线开放式问题的心像地图绘制来开展，未采用心理实验的方式测试被试者的空间能力，同时缺少测试后的访谈，使其可为更好的分析空间路线描述提供思路。

图14 路线描述以建筑为参考

图15 路线描述中微观与宏观尺度结合