城市地下停车场行人眼动特性研究

孙敦耀 潘义勇 王心悦 陆妍琳 丛航航

摘  要：为保障行人在地下停车场安全通行，使用眼动仪在城市地下停车场进行实地视觉跟踪实验，研究行人于地下停车场区域行走时在注视区域、注视目标等方面眼动特性情况。结果表明：在注视区域方面，行人视线在水平方向更关注上、中区域；行人视线在垂直方向则更关注中间区域，对两侧区域的交通情况关注较少。在注视目标方面，对车辆信息尤为关注。在视负荷及视疲劳程度方面，行人在过道区行走时的视负荷比出入口区更大， 更容易受到压迫，视疲劳程度较大。实验结果有利于揭示行人的视觉规律，为城市地下停车场的人性化发展提供依据。

关键词：交通工程；地下停车场；眼动特性；视觉跟踪

中图分类号：U491.2    文献标志码：A

DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.09.022

Abstract： In order to ensure the safe passage of pedestrians in the underground parking lot， the field visual tracking experiment was conducted in the urban underground parking lot with an eye tracker to study the eye movement characteristics of pedestrians in terms of gaze area and gaze target when walking in the underground parking lot. The results show that in the aspect of gaze area， the pedestrian's line of sight pays more attention to the upper and middle areas in the horizontal direction; in the vertical direction， pedestrians pay more attention to the middle area and pay less attention to the traffic conditions on both sides. In the aspect of focusing on the target， we pay special attention to vehicle information. In terms of visual load and visual fatigue， the visual load of pedestrians walking in the corridor area is greater than that in the entrance and exit area， and they are more likely to be oppressed， and the degree of visual fatigue is greater. The experimental results are helpful to reveal the visual law of pedestrians and provide a basis for the humanized development of urban underground parking lots.

Key words： traffic engineering; underground parking lot; eye movement characteristics; visual tracking

0  引  言

随着我国机动车数量的持续增长，尤其是私家车的数量和城市出租车的数量，使道路基础设施通行能力下降，随之而来的停车难问题也愈加严峻[1]。为了缓解地面停车空间资源的压力，地下停车场的合理开发和利用愈加重要。长期以来，我国地下停车场规划设计大多从集约利用空间、节约资源等角度出发，却对地下停车场行人的出行安全这一视角关注較少。行人作为交通出行的主体，他们在地下停车场通行的行为习惯和交通安全不可忽视。对于行人来说，视觉系统是行人在通行过程中取得外界信息的重要通道之一。然而，地下停车场空间较为封闭，光线较为昏暗，行人在此空间下通行时，视觉很容易受到影响。因此，从行人这一主体出发，探寻行人在地下停车场行走时的客观视觉规律，不仅对于加强行人应对和处理能力，保障行人在地下停车场的通行安全有着重要的意义，也对把握城市交通的发展脉搏有着很大的帮助[2]。

就国内的研究而言，主要可从城市地下空间发展和眼动特性两个角度考虑。一方面，在城市地下空间发展的研究中，谢金龙[3]从不同角度对地铁站域地下商业建筑交通空间的人性化设计进行研究，提出需要注重使用者的行为心理需求。胡玲熙[4]通过对地下空间的功能、交通、环境三方面需求进行分析，建立了地下交通空间人性化评价模型。另一方面，在眼动特性的研究中，潘晓东等[5]利用眼动仪，研究了在逆光条件下交通标志的可视距离。裴玉龙等[6]通过控制变量的眼动行为对比实验，研究了驾驶人体内酒精含量与心理特性的关系。丁袁等[7]分析了在有无信号控制路段条件下，行人过街眼动特性的不同。就国外的研究而言，Chee Kiong等[8]学者调查和研究了地下商业街环境下使用者的感受并提出建议。Trent等[9]从真实交通环境和虚拟交通环境两个层面，研究了视听觉负荷及驾驶作业需求等作业难度的变化对驾驶员眼球运动特性的影响。

综上所述，国内外对于地下空间的研究大多侧重于节省空间和资源、满足交通需求等方面，而以眼动特性为研究重点的文献较少。此外，对于眼动特性的研究，大部分关注点集中在驾驶人身上，很少考虑行人的眼动特性变化，忽略了出行者尤其是行人的出行安全。因此，本文将在此基础上，着重关注行人这一主体，运用眼动仪在地下停车场环境中对行人眼动特性进行实地实验，根据眼动仪输出的眼动数据分析行人在城市地下停车场通行时的注意力情况，为地下停车场人性化设计提供一定的思路，从而进一步方便行人出行，保障行人安全。

1  实验方案

1.1  实验仪器及对象

实验主要仪器为Tobii Glasses系列眼动仪、ErgoLAB人机环境同步系统。该眼动仪可以实时显示和记录被试者在所处场景中眼球运动过程。其实验原理为：通过眼动眼镜监测双眼实时的运动轨迹，捕捉观测到的目标并记录目标的状态。同时将采集到的眼动数据、声音、视频以及AOA快照等数据保存至SD卡中，并确定AOA的范围。接着发射红外线与眼动眼镜进行指令交流，使眼镜能够追踪多个AOA区域[10]。为保证实验的稳定性，挑选20名实验对象，每次试验选取一名被试人员全程佩戴眼动仪；试验电脑调试人员一名，负责为被试人员调试眼动仪，全程保障试验电脑和眼动仪正常连接并正常采集试验数据；试验过程及路况信息记录人员一名，负责图像信息采集，协助完成试验。

1.2  实验地点

在实验地点选择上，本文对于地下停车场中行人眼动特性的实验地点选择在南京林业大学教九楼下的地下停车场，根据南京林业大学校园内车辆停放及环境，进行调查分析[11]。该地下停车场面积为12 700平方米、停车数为324辆，人流量大，样本充足，层次清晰，满足行人的出行条件，可以确保实验数据的真实性和准确性[12]。南京林业大学地下停车场内部示意图如图1所示。

1.3  实验方法

在实际实验场景中，让被试人员正确佩戴眼动仪校准成功后，选择地下停车场的任一位置，在正常行走的状态下，以找到停车场的一个出入口为目标，在此过程中，通过眼动眼镜监测双眼实时的运动轨迹，捕捉看到的对象和记录对象的状态，追踪行人在这一情形下的眼动特性。

1.4  实验数据指标

通过ErgoLAB人机环境同步系统对试验录像每个画面和每一时段进行分析，需要获取各种参数的数据用于综合评估[13]。包括行人在地下停车场环境中眨眼次数、注视时间等数据。本文主要使用的数据指标如表1所示。

2  地下停车场行人眼动特性分析

2.1  注视区域

2.1.1  水平方向

首先考虑从水平方向分析行人注视点分布区域的特征和规律，运用ErgoLAB人机环境同步系统将整个视觉画面按照三等分横向划分，分成三个不同的AOI兴趣区域具体分析行人在地下停车场行走时的注视区域，其中区域AOI 1代表上部，区域AOI 2代表中部，区域AOI 3代表下部，具体如图2所示。

然后将实验测得的注视次数、逗留次数数据进行统计整理如图3和图4所示。注视次数和逗留次数可以反映行人在地下停车场行走时对不同区域的视觉兴趣程度。

如图所示，AOI兴趣区域中注视次数和逗留次数的数据基本均满足AOI 1>AOI 2>AOI 3。其中在AOI 1兴趣区域，注视次数和逗留次数分别占比64.31%和49.65%，基本接近或超过50%。这说明在地下停车场环境中，行人更加关注上、中区域的环境情况，表明行人在地下停车场行走时会更多注意视线前方和远处，使在遇到突发、危险等情况时能够提前做出应对，保障安全。相对的，行人视线在AOI 3区域中的注视次数和逗留次数平均仅有1.17次和0.83次，占比仅在1%左右。这证明行人对下方区域的兴趣程度极低，主要是行人眼睛余光能够较为轻松看见近处下方的信息，不需要花大量时间注视或逗留，若长时间关注下方，不但对行人的颈椎造成消极影响，而且不利于行人的出行安全。

2.1.2  垂直方向

与水平方向类似，借助ErgoLAB人机环境同步系统从垂直方向分析行人注视点分布区域的特征和规律，将整个视觉画面按照三等分竖向划分，分成三个不同的AOI兴趣区域。其中区域AOI 1代表左侧，区域AOI 2代表中部，区域AOI 3代表右侧，具体如图5所示。

统计整理后的垂直方向各個AOI兴趣区域行人的注视次数和逗留次数数据如图6和图7所示。

如图7所示，AOI 2区域注视次数远远大于AOI 1和AOI 3，占比高达83.07%，而逗留次数也都高于AOI 1和AOI 3。这说明在地下停车场环境中，行人更加关注中部区域的环境和交通情况。与此相反，根据图6，行人视线在AOI 1和AOI 3区域中的注视次数平均有15.67次和22.17次，而逗留次数平均仅有12.17次和1.5次，分别占比30.94%和3.81%。表明行人对视野另外两侧区域的兴趣程度非常低，不愿注视或逗留。

2.2  注视目标

地下停车场行人注视目标可以分为停车场标志、标线等七类。本文通过统计所有试验者对目标的注视次数， 计算其平均值，来探讨该环境下行人注视目标规律。具体数据如表2所示。

据此可知：行人在地下停车场中行走时，尤为关注车辆这一注视目标，对车辆的注视次数占总次数的27%。反映行人出于自身的安全考虑，在地下停车场行走时会大量关注车辆的交通情况，以此寻求行走时的安全感。紧随其后的，是行人对地下停车场中标志、标线的注视次数，分别占总次数的17%和18%。这表明行人在行走时也会时刻关注地下空间内的标志、标线，获取更多的方向性信息，以此确保行走时出行目的的导向性以及方向的正确性，从而不断选择、优化出行路线，提高出行效率。

2.3  视负荷及受压迫程度

为了进一步分析行人在视觉疲劳、视觉压迫等方面的眼动差异性，本文按不同地面区域类型，将地下停车场地面分为出口区、过道区和入口区。不同地面区域指标数据如表3所示。

视负荷及受压迫程度往往与注视次数和扫视次数息息相关，可以反映行人行走过程中的心理状态，是紧张小心还是放松闲适。具体扫视及注视特性的对比数据如图8和图9所示。

由此可知：在地下停车场环境中，行人过道区的注视次数和扫视次数最高，出口区次之，入口区最低。说明相比于出口区和入口区，当在过道区行走时，行人的视负荷较大，人眼受壓迫程度也较高，行人需要不断通过扫视或注视行为，关注周边的环境信息和交通情况，确保自身行走安全，行走过程总体来说是紧张、谨慎的。而在出口区和入口区，行人则是较为轻松、舒适的，此时人眼的视负荷相对较小，受压迫程度也较低。

2.4  视疲劳程度

根据医学研究，眨眼是为了缓解视疲劳，眨眼次数与人的视疲劳程度有很大关系。眨眼次数越少，表示视负荷越大，越容易产生视疲劳。而行人在地下停车场行走时的眨眼情况如图10所示。

根据图10可知：地下停车场中，无论是眨眼次数还是每秒眨眼率，入口区数据均大于出口区和过道区，且平均眨眼次数在出、入口区分别为2.75次和4.5次，在过道区为2.5次，整体趋势呈先减小后增大，平均眨眼率整体走向亦是如此。由此可见，当行人在地下停车场中行走过程中，人眼视疲劳程度先是逐渐增大的，然后再稍微降低。即从入口区开始，在过道区人眼视疲劳程度最高，在出口区又相对降低。这也表明，行人在过道区行走时相对而言是较为紧张的。主要原因是过道区环境和交通情况比较复杂，停放车辆的驶入驶出、标志标线等信息的捕捉获取等，导致行人视觉影响大。

3  结  论

本文面向地下停车场中行人的行走过程，通过在地下停车场进行实地试验，对行人眼动行为表征参数和特性进行研究得出：

（1）注视区域方面：水平方向上，行人更加关注上部和中部，即对视野正前方和视野远处的环境、交通情况关注更多；在垂直方向上，行人对中间区域注意最多，即更加关注视野正前方的环境和交通情况。

（2）注视目标方面，行人目光更多被停车场中的车辆以及标志标线所吸引。主要因为这些因素对于行人行走安全会产生一定的影响，同时在这些因素的辅助下可以帮助行人不断选择、优化出行路线，提高出行效率。

（3）视负荷及受压迫程度方面，行人对地下停车场各个区域的注视与扫视次数从高到低依次为：过道区、出口区、入口区。即当在过道区行走时，行人的视负荷较大，人眼受压迫程度也较高。行走过程总体来说是紧张的、谨慎的。

（4）视疲劳程度方面，行人在地下停车场行走过程中，人眼视疲劳程度先是逐渐增大的，然后再稍微降低。即从入口区开始，在过道区人眼视疲劳程度最高，在出口区又相对降低。行人在过道区行走时是较为紧张的。

本文研究的结论对行人在地下停车场出行安全有着较为意要的意义，不仅有利于未来提高行人在地下停车场的通行效率，也为今后城市其他地下停车场的人性化发展提供借鉴与参考。但本文的实验样本有限，且对于实验地点的选择较为单一，还有待改进与完善。

参考文献：

[1] 魏双秋，潘义勇. 基于VISSIM仿真的潮汐车道设置方案优化[J]. 物流科技，2020，43（7）：82-87.

[2] 徐楚博，马健霄，徐乐. 基于发展趋势拟合的疫情控制期间城市交通恢复特性[J]. 物流工程与管理，2021，43（12）：79-84.

[3] 谢金龙. 广州地铁站域地下商业建筑交通空间设计研究[D]. 广州：广州大学，2013.

[4] 胡玲熙. 城市地下交通空间人性化研究——以重庆市主城区为例[D]. 重庆：重庆大学，2016.

[5] 潘晓东，林雨，郭雪斌，等. 逆光条件下交通标志的可视距离研究[J]. 公路交通科技，2006，23（5）：118-120.

[6] 裴玉龙，周侃，张诚. 酒精作用下驾驶人心理生理及眼动特性分析[J]. 哈尔滨工业大学学报（社会科学版），2011，13（5）：80

-86.

[7] 丁袁，马健霄，潘义勇. 有无信号控制路段下行人过街眼动特性研究[J]. 交通信息与安全，2019，37（2）：40-47.

[8]  SOH C K， CHRISTOPOULOS G， ROBERTS A， et al. Human-centered development of underground work spaces[J]. Procedia Engineering， 2016，165：242-250.

[9]  TRENT W， VICTOR J L， HARBLUK J A. Sensitivity of eye-movement measures to in-vehicle task difficulty[J]. Transportation Research Part F： Psychology and Behaviour， 2005，8（2）：167-190.

[10] 魏国威. 视频显著性检测算法研究[D]. 西安：西安电子科技大学，2017.

[11] 刘雅洁，汤文蕴，李碑文，等. 大学校园的非机动车出行与停放问题研究——以南京林业大学为例[J]. 物流科技，2022，45（1）：88-90.

[12] 李艳丽. 南京林业大学教九楼工程方案设计[D]. 南京：南京大学，2012.

[13] 陈诗意，潘义勇. 基于地图API数据挖掘的道路交通运行状态分析[J]. 物流科技，2020，43（8）：112-116.