民生地图认知因素模型构建和人群适合度评估

耿恬然,于江珮,谭仁春

(武汉市测绘研究院,湖北 武汉 430022)

0 引 言

民生地图是以泛在国情数据为数据源,以地图为载体向大众传播文化、历史、事件、休闲娱乐和宏观政策等信息。它的主要制图目的是增强公众对复杂问题的理解,满足居民“学、知、吃、喝、玩、乐、行”的基本需求。随着城市化的推进,民生地图在我国越来越普及,在社会生活的各方面都发挥着重要作用。近年来国内在地图认知方面的研究有很多,吴增红,陈毓芬等(2010)对地图学认知实验方法进行了总结,主要包括心物学方法、操作与提问测试法、眼动实验法、出声思维法、功能性磁共振成像以及将这些方法结合应用的组合式方法[1];王梦娟在《地图空间认知的眼动研究》(2011)中,通过眼动实验研究了空间能力和不同类型地图对地理空间的不同表达模式对地理空间认知的影响[2];郑束蕾(2015)进行了个性化地图的认知机理研究,通过问卷调查法构建了个性化地图认知因素模型,并通过眼动实验对个性化地图认知适合度评估方法进行了验证[3];王琨(2018)通过眼动追踪实验对在线制图用户的认知特征与行为机制进行了分析[4]。目前还没有针对民生地图进行的认知研究。地图用户的生理特征、知识背景、兴趣偏好等存在个体差异,大脑对不同地图要素的信息加工方式也有所不同,如果不了解人对民生地图的感觉、知觉、思维、想象等一系列认知过程、影响认知过程的因素以及由其导致的认知差异,就不可能从根本上提高民生地图的可用性,民生地图设计和表达的研究也难以进行,因此本文进行了民生地图认知因素的研究。

本文在地图认知相关理论研究的基础上,利用问卷调查法,设计并发放了对民生地图认知因素进行调查的问卷1和对地图要素设计偏好进行调查的问卷2,使用SPSS软件通过多元统计分析方法对问卷调查结果进行分析,构建了民生地图认知因素模型、并针对某一特定人群进行了地图要素适合度评估。

1 理论基础与方法体系

1.1 理论基础

民生地图认知因素研究的理论基础主要包括地图感受论、地图信息传输论、地图空间认知理论和认知语境论。地图感受论指出,视觉是人类在进行地图认知时最重要的信息获取通道。地图感受研究主要包括视觉变量和视觉感受效果两方面,六个基本的视觉变量包括:形状、尺寸、方向、色彩、亮度和密度[5],视觉变量的不同会产生多种视觉感受效果,包括整体感、等级感、数量感、质量感、动态感和立体感[6]。地图信息传输论指出,地图制图者通过自己对制图对象的认识,将相关的概念转化为地图符号、通过地图的形式传达给用图者,这说明地图信息传输与制图者和用图者双方的认知特点、知识背景等都存在关系。地图空间认知理论指出,用户在进行空间认知的过程中需要建立心象地图。心象地图指人通过多种手段获取地理空间信息后,通过视觉思维过程在头脑中建立起的关于空间的抽象替代物[7]。认知语境论指出,认知结果受认知对象、认知主体和认知条件诸因素的影响,具有三者的属性,任何认知结果都是三者共同作用的产物[8]。

1.2 实验分析方法

(1)问卷调查法

问卷调查法是社会调查中常用的一种方法,主要用于测量人的行为特征、态度、心理活动等。本文所使用的两个问卷中,问卷1为李克特五分量表。李克特量表是评分加总式量表的一种,由围绕某一主题的一组问题构成,被调查者回答时会给每个问题一定的分数,通过计算量表的各题得分和总分的各个统计量,可得到被调查者对该主题某一维度的看法和对调查主题的综合态度。李克特量表的尺度最常见的是五级量表[9]。问卷2为非量表问卷。

(2)多元统计分析法

本文用到的统计分析方法主要有信效度分析、描述性统计分析、双变量相关性分析、因子分析、K个独立样本检验、聚类分析。描述性统计分析是对一组数据的各种特征进行分析、从而描述测量样本及其所代表的总体的各种特征,描述性统计分析的项目一般包括数据的集中趋势、离散趋势和分布情况。因子分析是对测量变量进行降维、化简的一种分析方法,可以将量表中的众多因子综合为少数几个公因子,对原有测量变量信息进行最大程度上的概括和解释,从而揭示事物的本质。K个独立样本检验是非参数检验的一种[10]。与参数检验相比,非参数检验对总体的分布形态没有要求,因此使用范围更加广泛,K个独立样本检验中的克鲁斯卡尔-沃利斯检验用于比较各独立组的秩的平均值是否有显著的差异。聚类分析就是把全体数据依据某种内在结构上的特征分为几个相似组,每个组之内的数据具有很大的相似性,各个组之间的数据具有很大的差异性[10]。

2 民生地图认知因素简化与模型构建

利用问卷调查法和多元统计分析进行民生地图认知因素简化与模型构建,主要包括:影响民生地图认知的要素分析、民生地图认知因素初始模型的构建、民生地图认知因素初始模型的检验与优化、民生地图认知因素优化模型的构建。

2.1 影响民生地图认知的因素分析

根据认知语境论,影响认知的因素有认知对象、认知主体和认知条件[8]。对民生地图而言,认知对象即民生地图本身,认知主体即地图用户、包括地图用户本身的各种属性,认知条件即使用民生地图时的客观条件。通过从这三个方面进行分析归纳,最终确定了27个可能影响民生地图认知的因素。根据分析结果构建出的民生地图认知因素初始模型如图1所示。

图1 民生地图认知因素初始模型

2.2 民生地图认知因素初始模型的检验与优化

本文采取了李克特五分量表的形式设计了问卷1,通过27个不同的问题调查用户对初始模型中影响民生地图认知的各个因素的重要性评价。问卷1设计编码表如表1所示。

表1 问卷1设计编码表

对搜集到的问卷进行分析,先通过克隆巴赫Alpha系数、KMO和Bartlett球形检验对问卷信效度进行检验。在确定问卷有较好的信效度后,通过描述性统计分析确定各要素对民生地图的认知是有一定影响的,在本问卷中每个问题得分平均值小于2.5表示反对,2.5-3.5表示中立,大于3.5表示赞同[10],均值大小代表变量的重要性,方差和标准差表示被试意见的分散程度。再进行双变量相关性分析,确定各要素之间的相关性,很多变量之间都存在显著的相关关系,说明有必要对变量进行归类化简。最后通过因子分析提取公因子,因子分析总方差解释表如表2所示。一般而言,累积方差解释率达到60%以上比较理想[11],因此本文提取了7个公因子。

表2 总方差解释(部分)

根据每个公因子所含变量对其命名,并将7个公因子进一步归类化简,最终可以得到一个新的民生地图认知因素模型,民生地图认知因素优化模型如图2所示。

图2 民生地图认知因素优化模型

3 针对某一特定人群的民生地图认知适合度分析

一般而言,民生地图的受众非常广泛,用户属性千变万化,由地图信息传输论可知,地图的认知结果是与用图者自身的各种属性息息相关的,因此如何根据用户属性设计出更适合某个群体的民生地图就成了非常重要的问题,本文设计了问卷2试图对这一问题提出解决方法。

3.1 问卷2的设计

问卷1已经构建出了民生地图认知因素模型,问卷2在问卷1的基础上,选取几个较为典型的变量作为认知适合度评估指标、被调查者需要选择出自己最喜欢的要素设计类型,同时对问卷填写者的用户属性进行了调查。问卷2设计编码表如表3所示。

表3 问卷2设计编码表(部分)

3.2 问卷2调查结果分析

首先通过对问卷设计过程的描述对信效度进行分析,再通过K个独立样本的检验确定问卷中的用户属性是否会对地图要素的选择产生影响。通过聚类分析可以按照用户属性的不同将用户分为四类,以某一类用户群体为研究对象,根据K个独立样本的检验结果可以确定对某一地图要素的选择有显著影响的用户属性包括哪些,通过交叉表分析进行单一用户属性与单一地图要素的匹配,将地图要素各变量出现的次数作为其与该用户群体的匹配度[3],最终可以得到该群体的用户属性与所有地图要素的匹配结果,如表4所示。

表4 Class 3用户属性与地图要素的匹配(部分)

3.3 民生地图的认知适合度评估

选取三幅地图(如图3所示)作为认知适合度评估的对象,选择问卷2的某一群体作为认知主体。根据问卷2的结果可以得到各民生地图对各地图要素指标的匹配度,如表5所示。

表5 各民生地图对指标的匹配结果

图3 参与认知适合度评估的民生地图

对匹配度进行归一化处理,将其作为各民生地图对各地图要素指标的权重R[3],则:

根据问卷1因子分析的结果可以得到各因子的特征值,对其进行归一化处理,将结果作为各地图要素指标对总指标的权重[3],记为W,则:

W=(0.756 0.089 0.155)

最终各民生地图的认知适合度记为Q,由线性加权法可得[3]:

Q=W×R=(0.252 0.329 0.418)

可以看到T1、T2、T3对Class3的认知适合度分别为0.252、0.329、0.418,认知适合度排序为T3>T2>T1。

4 结 论

本文研究了民生地图认知机理相关理论,在此基础上总结出了可能影响民生地图认知的因素、并构建出民生地图认知因素初始模型;研究了民生地图认知机理实验方法,包括问卷调查法和多元统计分析法;设计并发放了问卷1,对调查结果进行了数据分析,从地图用户的视角出发,对总结出的民生地图认知因素进行验证,并通过因子分析等方法对初始模型进行改进、构建出民生地图认知因素优化模型;设计并发放了问卷2,通过聚类分析、交叉匹配分析等方法,研究了如何针对某一群体进行民生地图认知适合度评估。该研究对民生地图认知机理进行了初步探索,明确了影响民生地图认知的因素,解决了如何根据用户属性进行民生地图适合度评估的问题,对提高民生地图的可用性、更好地实现民生地图的信息传输功能具有一定意义。