眼动分析技术在国内景观领域的应用研究进展

李祥 金荷仙

视觉感知指视觉刺激被眼睛接收后传输到大脑识别的过程，有研究发现人们从外部获得的信息中超过90%来自视觉[1]。随着视觉感知领域的发展，眼动分析技术应运而生。目前已有学者利用眼动分析技术进行景观领域的研究，但缺乏系统的梳理总结。因此，依托CNKI数据库并利用CiteSpace可视化软件清晰地展现眼动分析技术在景观研究中的应用现状与特征，期望为今后相关领域的研究和发展提供一定的参考价值。

1 研究方法与数据来源

在中国知网（CNKI）中以“主题TS=景观AND(眼动OR眼动实验OR眼动研究OR眼动特征OR眼动仪OR眼动追踪OR眼动跟踪OR眼动分析OR眼动技术OR眼动追踪技术OR眼动数据)”开展检索，数据采集时间为2022年2月，检索时间跨度和检索类别不限，手动除去无关文献后共检索到137篇相关中文文献。采用Excel绘制分析文献发表趋势图，同时利用软件CiteSpace 5.7.R2建立数据库并得到研究作者、研究机构、关键词共现图和时区分布图，以展现眼动分析技术在国内景观研究中的发展状况。

2 眼动分析技术概况

2.1 概念解析

眼动分析技术又称眼动追踪技术，其原理是利用高频采样的红外摄像装置实时拍摄用户眼球图像，并进一步通过图像处理来获取眼动跟踪数据[2]，以探究人眼运动规律。眼跟踪的概念最早于20世纪30年代提出，由于当时传感器技术和计算机技术水平的限制，眼动分析技术发展得较为缓慢[3]1；直到1960年后，随着摄影、红外线、微电子及计算机技术的快速发展，研究者们能够利用传感器感应眼珠的转动跟踪目标，促进了高速度、高精密度的眼动仪问世[4]。

2.2 历史发展进程

国外于20世纪初就开始研制眼动仪，美国、加拿大、法国、德国等国家的眼动技术现发展得较为完善[3]3。国内在20世纪70年代末开始研究视觉测量，主要是引进国外先进设备进行实验研究[3]3；80年代末，中国科学院研制出红外光电反射眼动测量技术，并成功使用该仪器对若干阅读进行研究[5～6]；90年代西安电子科技大学研制出头盔式眼动仪[3]3。

2.3 应用领域

随着眼动分析技术的发展，眼动仪如今已广泛应用于多个领域，其中在阅读[7]、广告[8]等领域最多。此外，在人机交互领域[9]中利用眼动仪可直观感受客户的体验感知[10]80；在交通行驶[11]中通过采集驾驶员的眼动信息判断其精神状态并作出警示[10]81；在医学领域[12～13]，通过采集患者的视线位置分析其心理活动，为医生的治疗方案提供科学的数据支持[10]82；在教育领域[13～14]，眼动追踪技术可以更真实地检测被试者在学习等过程中的注意力、学习效果甚至是心理变化等的具体表现[10]82。

3 应用情况分析

3.1 发文量与研究进度

依托数据绘制国内景观研究中应用眼动分析技术的文献发表趋势图，发现2009年国内第一次将眼动分析技术应用于景观研究中，年发文量由2009年的1篇至2021年的20篇，除个别年份发文量有所回落外，整体发文量呈上升趋势（图1）。根据趋势图中的线性分析，将文献发表历程分为2个阶段：

图1 文献发表趋势

1）初步探索阶段（2009—2016年），部分学者开始尝试将眼动分析技术应用于景观研究中，主要为城市绿化、自然地貌、校园景观、道路景观等方面。但整体上研究成果微乎其微，年发文量均不足10篇，受关注度较低，主要受早期科学技术水平的限制，眼动分析技术的质量水平不高。

2）波动增长阶段（2017—2021年），除2020年发文量有较为显著的增长外，其余年份呈现稳定波动的状态，整体较前一阶段的年发文量有所增长，一方面受景观视觉研究热点的影响，另一方面电子、计算机等方面技术的快速提升，使得国内景观研究展开对眼动分析技术的应用。该阶段应用主要为道路景观、乡村景观、城市空间、旅游景点等方面。

3.2 研究机构

在CiteSpace中选择时间（time slicing）从2009（出现相关文章第1年）—2021年（检索时间截止）、时间切片（years per slice）1年、网络节点（node types）“institution”，得到研究机构共现图（图2），共产生43个节点，21条连线。可以看出，内蒙古农业大学、福建农林大学、沈阳建筑大学、重庆交通大学等作出的贡献较多，但节点之间的连接性较弱，合作网络较稀疏，说明彼此间缺乏交流合作。

图2 研究机构共现图

按发文数量进行排名得到前8位的研究机构（表1）。其中，发文量最多的重庆交通大学主要对道路景观安全性进行研究；哈尔滨工业大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学和沈阳建筑大学则集中于研究景观恢复性、乡村景观、道路景观安全性、校园景观等。此外，国内高校对研究贡献较多，其中农林类院校如内蒙古农业大学、福建农林大学等的研究较多。

表1 研究机构发文数量整理

3.3 研究作者

在Cite Space中选择网络节点“author”，时间选择2009—2021年，时间切片为1年，裁剪方式选择“pathfinder”，得到研究作者共现图（图3），其中出现的节点即研究作者名称，其大小代表作者发文量的多少，节点间的连线即作者之间的合作关系。

在此基础上对研究作者的发文量进行整理（表2），结合图3分析发现，内蒙古农业大学的朱守林、戚春华等主要研究道路景观环境对人视觉的影响作用；中国林业科学院林业研究所的张昶、王成等主要研究视觉景观质量评价；朱玉洁、翁羽西等同属于福建农林大学，主要研究多感官体验的景观营造；同时厦门大学的李渊和高小涵与武汉大学的任亚鹏具有一定的合作关系。

表2 研究作者发文量整理

图3 研究作者共现图

3.4 发文刊物

将137篇中文文献按照来源分类，其中硕博论文72篇，核心期刊31篇，一般期刊32篇，会议论文 2篇，可见硕博论文的研究成果较多，说明基础性研究较多且研究成果具有一定的可信度。对载文期刊进行统计发现，63篇期刊论文共发表在46种期刊上，期刊主题涵盖了园林、建筑、科技、旅游、地理等多方面，呈现多学科交叉融合的特点。此外在刊文数量较多的前8名期刊中核心期刊有6个，其中综合影响因子最高的为《旅游学刊》2.579（表3）。

表3 载文期刊名称和载文数量整理

3.5 被引频次

对被引频次前10位的文章进行整理（表4），发现毛科俊[15]、丁光明[16]、解松芳[17]主要研究道路景观安全性；郭素玲[18]、王明[19]利用眼动分析技术进行视觉质量评价的 研究；李学芹[20]148、周心怡[21]、王敏[22]、任欣欣[23]则分别在校园景观、公园、旅游景观和乡村景观中应用眼动仪以探究人们景观视觉的偏好。可见景观视觉质量评价、道路景观安全性等方面的研究受到较多的关注，同时被引频次前10位的文章发表年份集中于2014—2017年，且高校的研究影响较大。

表4 被引频次排名整理

4 应用研究热点分析

4.1 研究热点演进

在关键词时区分布图中显示时间发展轴（图4），每一条横轴线代表一个聚类，轴线端点代表聚类开始时间，连线代表词之间的关联，展现主要的研究热点及其发展历程。可以看出，除去“眼动”等不能表达热点的词语外，聚类结果聚焦于景观视觉质量评价和交通安全两方面。将研究热点演进历程分为2个阶段：2009—2016年为前期的探索阶段，研究热点集中于道路景观研究；2017—2021年聚焦于景观视觉质量评价和交通安全的研究，前者涵盖了多景观场景的研究，后者集中于道路景观特殊性的研究。

图4 关键词时区分布图

4.2 研究主题内容

在CiteSpace中绘制关键词共现图（图5），图中字体与圆圈大小代表出现的频次高低，词之间的连线表示彼此之间的关系。除去“眼动实验”等不能反映研究热点的词，“景观评价”“交通安全”“草原公路”等词语出现较为频繁，且各关键词之间联系紧密，研究范围较为广泛。

图5 关键词共现图

基于以上关键词和聚类结果分析，深入阅读137篇中文文献，总结出眼动分析技术在国内景观研究中应用的2个热点：视觉景观质量评价和道路景观安全分析。

4.2.1 视觉景观质量评价

近年来，国内政府及专家学者们相继提出保护景观环境质量与资源，其中就包括视觉景观资源保护，而其中心问题就是对视觉景观环境质量的评价[24]。利用眼动分析技术能够对绿地空间评估视觉质量，把握人们在观赏景观时的视觉规律，识别空间中的视觉焦点要素[25]。

在城市公园的研究方面，周航[26]建立并应用景观视觉质量综合评价模型评价湿地公园；梁萍[24]展开城市山地公园的景观视觉质量评价研究，探索人们潜意识下的景观视觉审美偏好规律；杨阳[27]以森林公园风景林为研究对象，结合眼动分析图和特征指数分析影响风景林视觉质量的核心因素；张喆[28～29]从客观的视觉注视数据来评价森林的视觉吸引力，探讨视觉追踪技术辅助森林景观评价的应用前景；张昶[30～32]针对森林公园展开研究，利用客观的眼动分析方法分析景观视觉质量及其植物的影响。

此外，还有部分研究针对景观旅游胜地展开。首先在乡村景观旅游研究中，洪长兴[33]将眼动仪作为景观研究工具引入村落公共空间景观研究中；刘俊[34]以徽州传统村落公共空间为研究对象，从视觉特征与行为特征两方面分析空间与游客行为的关联性；赵莹[35]提出旅游地景观类型、色彩丰富程度及新旧程度对游客感知产生的影响并进一步影响游客眼动行为的研究假设；薛婷[36]通过眼动追踪仪记录被试者在观看乡村景观图片时的眼动数据并通过问卷调查探讨被试者对乡村景观的主观评价；任欣欣[23]在声景概念下对乡村声源、使用者、视觉景观环境的交互关系进行研究，基于研究结果提出乡村声景设计策略。其次，在校园景观方面，李渊[37]归纳了旅游者游览厦门大学后构建的目的地形象特征及视觉偏好，并结合问卷调查阐释体验过程；李学芹[20]观测记录被试者观看北大楼景观时的眼动数据，揭示了旅游者对北大楼景观欣赏的心理活动规律；鲁苗[38]选取清华大学校园景观照片进行实验研究，通过分析实验数据探究受测者的视觉认知过程与视觉偏好。

总体来看，景观视觉质量评价方面，在城市景观空间和景观旅游胜地的研究中应用眼动分析技术较多且可行性较高。但空间类型涉猎范围还不够广泛，今后应根据不同的景观空间类型进行对应的视觉特征研究，使得每种景观空间的特征更加鲜明。

4.2.2 道路景观安全分析

在道路上行驶时间过久驾驶员就会产生不同程度的视觉疲劳和心理压力，而路侧景观能够在一定程度上缓解驾驶疲劳，因此有必要针对驾驶员的视觉特征展开研究并在此基础上设计出合理的路侧植物景观。

草原道路环境较空旷，路线单调且视觉刺激较少，长时间行驶会使驾驶员陷入疲劳状态。商艳[39～40]选择3种景观构成要素耦合条件下的草原景观开展试验并采集分析驾驶员行车过程中的眼动指标数据，为驾驶员心生理状态研究及改善草原公路景观环境质量研究提供理论依据；解松芳[17]利用眼动仪采集驾驶员行驶过程中的眼动指标以研究差异性较大的两种景观环境对驾驶员眼动特性影响的差异性；张贵满[41]基于色彩心理学理论，比较驾驶员在两条路侧景观色彩不同的草原公路上眼动指标均值变化规律。

在高速公路和山区道路上行驶时驾驶员须持续保持高度集中的注意力，因此驾驶时间过久也会造成一定的驾驶疲劳。张咏富[42]在高速公路的不同景观路段分析驾驶员的心理状态及视点分布特征，得到路侧景观对驾驶员眼动行为的影响规律；乔建刚[43]对驾驶员在驾驶过程中的心生理数据进行采集，通过对比分析选择有助于改善驾驶员心生理状态的植物。杨运兴[44]通过对驾驶员眼动行为的分析得到3种典型空间环境和4种特殊路段的驾驶员视点分布特征，总结了山区高速公路景观营造对策；叶建光[45]分析驾驶员在山区高速公路各试验路段的眼动行为规律与心理状态，探讨山区高速公路的景观营造对策；王发[46]结合山区公路景观环境的特点，研究驾驶员视觉敏感区与公路景观环境的相关性；陈炳阳[47]构建了基于驾驶员视觉负荷的山区公路景观评价模型，并结合具体实例对评价模型进行验证。

综上，现有研究主要根据不同的道路类型对驾驶员的视觉特征进行总结归纳，根据道路行驶需求和驾驶员视觉特征进行道路景观视觉偏好的研究与设计，但总体多集中于草原道路等特殊的道路类型，对于城市或乡村等大众经常涉足的道路景观研究还较少。

5 结论与展望

借助于CiteSpace软件，对我国景观研究中眼动分析技术的应用现状进行分析，最终得出以下结论：1）国内在2009年第一次将眼动分析技术应用于景观研究中，并且经历了初步探索-波动增长两个阶段，发文量整体呈上升趋势；2）硕博论文和核心期刊的占比较大，但研究作者与研究机构呈现分散的状态，彼此之间的合作较欠缺；3）研究热点演进历程经历了两个阶段，集中于视觉景观质量评价和道路景观安全分析两个主题。

在过去的13年间，眼动分析技术主要应用于景观视觉质量分析、道路景观安全性2个研究领域，此外还涉及古典园林要素和造景手法[48～51]、多感官体验[52～54]、景观兴趣点[55]、环境评估与优化设计[56]等方面的研究，且已有学者针对眼动追踪在景观领域的应用特点、局限和趋势展开论述[57]。在国外的研究中，除去与国内相似的研究以外，在景观恢复性[58]、夜景空间感知[59～60]、不同人群视觉差异[61]等方面也有利用眼动分析技术进行深入的研究。

未来该领域的研究应注意以下几点：

1）目前国内景观研究中应用眼动分析技术还不深入，未来应广泛探索眼动分析技术在景观研究中的可行性，例如空间感知、植物选择偏好等方面，使研究内容更加广泛；

2）国内现有研究内容多集中于特殊的景观空间或类型，且与景观领域内的研究热点联系不够紧密，未来的研究应向大众化、焦点化转变，提高认可度；

3）现虽已有一定的研究成果，但研究点较多且零散，未来随着研究成果的增多应认识到彼此之间的联系，最终形成科学的研究体系，使已有研究成果更加系统全面；

4）未来研究人员需进一步扩大多机构、多人员、多学科的合作，将风景园林、计算机、摄影等多方面的学科理论与技术融合渗透，以新角度、多角度进行研究，提升研究成果的科学性和完善性。