《Safety Science》：Virtual Reality pre-exposure supports wayfinding in a culturally and environmentally unfamiliar multi-level building: short- and long-term evidence from a cross-national study
编辑推荐：
随着公共建筑服务于日益多样化的用户群体，许多行人必须导航那些布局、标识和寻路逻辑均由不熟悉的文化惯例所塑造的环境。本研究考察了虚拟现实（Virtual Reality, VR）预暴露是否能改善身处中国的参与者在荷兰多层建筑中的寻路，以及这种益处是否能随时间持续
随着公共建筑服务于日益多样化的用户群体，许多行人必须导航那些布局、标识和寻路逻辑均由不熟悉的文化惯例所塑造的环境。本研究考察了虚拟现实（Virtual Reality, VR）预暴露是否能改善身处中国的参与者在荷兰多层建筑中的寻路，以及这种益处是否能随时间持续并迁移至新的寻路任务。荷兰的一个参考组完成了一次VR会话，而中国的参与者在基线、一天后以及14个月后完成了相同的VR寻路任务。此外，引入了额外的新寻路任务和一个辅助的二维地图（2D-map）预暴露条件，以区分重复路径的改进与更广泛的空间知识迁移。研究人员发现，在基线时，中国参与者通常比参考组需要更多时间、行进更远距离，并表现出更高的头旋转率（head-rotation rates），表明在结合文化和环境不熟悉性下的效率较低。初始VR暴露后，中国参与者所有原始任务的旅行时间和距离均显著减少，且这种改善在14个月后仍大部分明显。新寻路任务表明，VR熟悉化支持了路线反转、在先前体验区域内导航至新目的地以及视觉地点识别，但并未明显有益于未暴露区域的导航。与2D-map预暴露相比，保留的VR熟悉化在原始寻路任务和若干区域内迁移任务上产生了更强的表现，但在未暴露区域任务上则不然。这些发现表明，VR预暴露可提供持久的、与路线相关的熟悉性，而其迁移性仍受限于先前的虚拟探索范围。
**研究背景、问题与目的**
随着全球化和跨境流动的增加，交通枢纽、医院和大学建筑等大型公共设施服务于日益多样化的用户群体。然而，这些设施的空间布局、标识系统和应急管理措施通常是在本地社会文化背景下设计的，主要针对本地用户优化。当用户的空间期望、信息偏好和行为习惯形成于他处时，便可能出现兼容性差距。现有研究表明，文化背景与寻路策略、风险感知和表现差异相关，且这种差异在紧急情况下可能影响疏散效率和安全风险。
目前，针对文化不熟悉环境下的寻路问题，虚拟现实（Virtual Reality, VR）作为一种预先熟悉化工具展现出潜力。然而，多数研究关注一般环境不熟悉性，对用户面对嵌入不同国家和文化背景的建筑的情况了解不足。此外，重复暴露后的改善可能源于特定路线记忆，而非可迁移的空间学习；VR相对于简单形式的空间预暴露（如2D地图）的附加价值尚未充分检验；长期保持效果的证据也有限。
本研究旨在填补这些空白，基于在荷兰进行的先前VR寻路实验，在中国开展相应实验，系统评估VR预暴露在跨文化情境下的效果。论文发表在《Safety Science》。
**关键技术方法**
研究人员主要采用以下关键技术方法：首先，使用VR平台WayR构建基于荷兰代尔夫特理工大学土木工程与地球科学学院建筑的虚拟环境，该平台可记录位置和朝向数据。其次，设计纵向实验：荷兰参考组（36人，混合建筑熟悉度）完成一次VR会话；中国VR组（34名无建筑熟悉度的学生）在基线（T1）、次日（T2）和约14个月后（T3）完成相同寻路任务。第三，引入额外新寻路任务和2D地图预暴露比较组（40名中国参与者，随机分为原始任务组2DO和新任务组2DN），以区分重复路线学习和空间知识迁移。统计分析采用卡方检验、Mann-Whitney U检验、Wilcoxon符号秩检验和Friedman检验等，并使用Holm校正多重比较。
**研究结果**
**3.1 基线跨国比较（中国T1 vs. 荷兰）**
通过比较中国参与者在T1与荷兰参考组的表现，研究人员发现中国参与者在任务1和2中更少采用方向性策略和楼层策略，旅行时间、旅行距离均显著更长，头旋转率更高。这证实了在文化与环境双重不熟悉性下，寻路效率较低的结果，且这种差异在较复杂任务中更为明显。
**3.2 短期熟悉化效应（中国T1 vs. T2）**
通过中国组内T1与T2的配对比较，研究人员发现所有四个原始任务的旅行时间和旅行距离均显著减少，任务1和2的头旋转率也显著降低。这表明单次VR暴露后即可产生明显的短期熟悉化效果，提升导航效率。
**3.3 长期保持（中国T1-T2-T3）**
通过三波重复测量比较（Friedman检验），研究人员发现除任务3和4的头旋转率外，所有指标均存在显著差异。事后比较显示，T3相对于T1，旅行时间和距离在所有任务上仍显著更短，头旋转率在任务1-3上显著更低。但T3与T2相比，仅任务1的旅行距离和头旋转率显著增加，其余指标无明显衰退，表明大部分改善在14个月后仍持续保留。
**3.4 与荷兰参考组的长期比较（中国T3 vs. 荷兰）**
将中国T3与荷兰组比较，除任务1中荷兰组仍更倾向于方向性策略外，策略选择、楼梯选择、出口选择以及旅行时间、距离和头旋转率上均无显著差异，表明VR预暴露后性能差距大幅缩小。
**3.5 新寻路任务**
为检验学习效果是否超越重复路线，研究人员向中国VR组增加了四个新任务。新任务1（反转路线）表现与T3任务3无差异；新任务2（熟悉区域内新目的地）的旅行时间BPR（最佳表现比）介于T1和T3任务2之间，优于T1但逊于T3；新任务3（未暴露区域）的BPR显著差于T1任务2；新任务4（基于照片的地点识别）表现优于2D地图组。这表明VR熟悉化主要支持已体验区域内的迁移，而对未暴露区域效果有限。
**3.6 与2D地图预暴露组的比较**
将2D地图组（2DO）与中国T1和T3比较。2DO组与T1表现相当（经校正后无显著差异），但2DO组在原始任务上的旅行时间和距离均显著差于T3组。在新任务中，VR组在任务1、2、4上显著优于2DN组，而在未暴露区域（任务3）上无优势。这表明沉浸式VR预暴露产生了更强的、与路线相关的熟悉化效果。
**总结讨论与结论**
讨论部分指出，VR预暴露主要提供路线相关的熟悉性，而非完整的空间知识表征。这种熟悉性在已体验区域可持续，但迁移性受限于先前探索范围。与2D地图相比，VR的优势在于支持基于视觉的路线知识和地点识别，但未产生全局性调查知识。在安全科学领域，这为周期性或临时性用户（如国际旅行者）提供了一种实用的预先风险缓解工具，可减少犹豫和效率损失，但不应替代包容性设计。
论文结论翻译如下：
本研究考察了基于VR的预暴露能否减少用户在陌生国家和环境背景下导航多层建筑的初始寻路劣势，重复暴露是否使行为更接近本地参考组，以及这些益处是否随时间持续。中国参与者初始表现出较低的寻路效率，但VR预暴露后，旅行时间、旅行距离以及部分任务的头旋转率显著改善。重要的是，这种改善的大部分在约14个月后仍明显。额外的新寻路任务表明，这些益处不应被解释为完整或完全可泛化的空间知识；相反，VR预暴露支持持久的路线相关熟悉性，尤其针对先前体验过的路线、目的地和决策点。辅助的2D地图条件为比较VR与传统熟悉化方法提供了探索性证据，但尚需完全控制的随机设计确认。从实践角度，研究结果提示VR预暴露即使未能产生对整个建筑的全面心理表征，也可能有用。在许多公共设施中（如机场、火车站、医院、大学和会议场所），不熟悉用户只需在到达前熟悉少数关键路线。因此，基于VR的到达前熟悉化可作为补充性安全管理工具，减少不同用户群体的犹豫、绕行和低效路线选择。然而，需在更复杂、动态和安全关键的环境中进行进一步研究，才能将VR预暴露的长期效果和可迁移性泛化到现实公共建筑中。
