增强建成环境中的导航公平性：电梯布局对室内寻路的影响

《Developments in the Built Environment》：Enhancing Navigation Equity in Built Environments: Effects of Lifts Layout on Indoor Wayfinding

　　

电梯和楼梯的布置在建成环境布局设计中至关重要。作为室内地标，它们在引导不同方向感（SOD）人群方面的作用尚不明确。基于常见的电梯-楼梯组合，研究人员建立了五个虚拟图书馆寻路场景。46名参与者完成了每个场景中的寻路任务。研究人员使用过度距离（Excessive Distance）和指向误差（Pointing Error）来衡量寻路效率和空间认知。结果表明，在电梯布局干预下，寻路效率中的SOD趋势与空间认知中的趋势不同。高SOD个体表现出比低SOD个体更好的空间认知，但两组之间在效率上没有显著差异。这归因于电梯布局对低SOD个体的强烈影响。将电梯放置在中庭附近增强了他们的空间认知和效率；将电梯门朝向垂直于主入口进一步提高了效率。调整建成环境中的流通空间布局可以缓解低SOD个体的寻路困难，从而增强建成环境中的导航公平性。

**研究背景与问题**
大型公共建筑（如医院、图书馆、购物中心）因空间结构复杂和环境因素常导致寻路困难。方向感（Sense of Direction, SOD）作为个体寻路能力的评价指标，其高低差异与建筑环境特征共同影响寻路表现。电梯和楼梯作为室内流通空间的重要地标，其布局对寻路的影响尚不明确，尤其缺乏对SOD差异人群的交互作用研究。现有文献多聚焦于独立地标效应，但未系统探讨电梯与楼梯组合布局如何影响不同SOD人群的实时寻路效率（Excessive Distance, ED）和事后空间认知准确性（Pointing Error, PE）。为此，本研究旨在揭示电梯与楼梯布局对SOD差异人群寻路性能的差异化影响，为建成环境中的导航公平性提供设计依据。该论文发表在《Developments in the Built Environment》。

**研究方法与关键技术**
研究人员采用沉浸式虚拟现实（Immersive Virtual Reality, IVR）实验，基于98所真实大学图书馆样本统计，提取典型布局参数（标准层面积4493 m²，中庭尺寸24 m × 16 m），构建五种电梯-楼梯组合场景。参与者为46名中国大学生（年龄18-30岁，M=23.04），通过圣巴巴拉方向感量表（Santa Barbara Sense of Direction Scale, SBSOD）评估SOD，并采用三分位数法分为高（HSOD）、中（MSOD）、低（LSOD）方向感组。每位参与者依次完成各场景的三次寻路任务（从一楼大厅乘电梯至二楼起点，寻找指定学习区），记录实际路径距离与最短路径距离之差（ED）及目标方向与指向角之差（PE）。数据经Kruskal-Wallis检验、Bonferroni校正及错误发现率（False Discovery Rate, FDR）校正统计分析。

**研究结果**
**3.1 方向感与寻路性能的统计相关性**
非参数检验显示，SOD对ED有显著影响（H=6.252, p=0.044），LSOD组ED显著高于MSOD组（p=0.038），但LSOD与HSOD组间无显著差异。SOD对PE亦有显著影响（H=7.088, p=0.029），LSOD组PE显著高于HSOD组（p=0.024），表明HSOD个体空间认知更优，但实时寻路效率与LSOD无显著差异。

**3.2 过度距离与指向误差的相关性**
Spearman相关分析表明，所有参与者中ED与PE显著正相关（r=0.207, p=0.01）。分群组看，LSOD组（r=0.279, p=0.009）和HSOD组（r=0.252, p=0.015）均呈显著正相关，而MSOD组无显著相关（r=0.068, p=0.611），提示LSOD和HSOD个体的实时效率与事后认知一致性较高。

**3.3 电梯与楼梯布局对寻路性能的影响**
**3.2.1 对过度距离的影响**
楼梯位置（ST）对ED无显著影响；电梯位置（EL-1，adjacent to atrium）和电梯门朝向（EL-2，perpendicular to main entrance）显著降低所有参与者ED（FDR校正后，r=0.394和r=0.416）。分群组分析显示，EL-1和EL-2仅显著降低LSOD组ED（FDR校正后，r=0.805和r=0.633），对MSOD和HSOD组无显著影响，表明LSOD个体对电梯布局变化更敏感。

**3.2.2 对指向误差的影响**
EL-1显著降低所有参与者PE（FDR校正后，r=0.496），ST和EL-2无显著影响。分群组分析中，EL-1仅对LSOD组PE有显著降低效应（FDR校正后，r=0.716），对MSOD和HSOD组无显著影响。交互作用分析（ST×SOD、EL-1×SOD、EL-2×SOD）均不显著，说明SOD与布局变量对ED和PE无交互效应。

**讨论与结论**
**讨论部分总结**
研究揭示，电梯布局是导致SOD对实时寻路效率与事后空间认知产生差异化效应的关键因素：LSOD个体在电梯靠近中庭且门垂直于主入口的布局下，ED显著改善至与HSOD相当水平，但HSOD个体不受影响。这归因于LSOD个体依赖层级化空间参考系统，而电梯作为核心地标强化了中庭区域的空间整合度与可读性，降低了路径细节处理负担。相反，电梯门平行于主入口的对称空间加剧了方向迷失。楼梯位置未产生显著效应，可能因其作为中间地标且视觉显著性低，且实验场景中楼梯为封闭疏散楼梯（fire doors），与周围环境区分度低。研究局限性包括样本为大学生（但SOD分组具有普适性）、样本量对极小效应功率不足、电梯位置因子分布不均、未提供楼层平面图（模拟首次进入场景）、及虚拟现实缺乏全身运动反馈。

**研究结论翻译**
为揭示电梯与楼梯布局对不同方向感人群实时寻路效率和空间认知形成准确性的影响，本研究开展了沉浸式虚拟现实实验，测量不同人群在寻路过程中的过度距离和指向误差。研究中，46名参与者在受控的建成环境设置中完成了五个不同虚拟图书馆场景的任务：进入建筑主入口，乘电梯至图书馆二楼，并从电梯出发搜索学习区。通过沉浸式虚拟实验和自评方向量表，评估了电梯与楼梯布局对不同方向感人群寻路的影响。研究结果亦加深了对个体多样性导致的导航感知差异的理解。本研究结果强调，在电梯布局对方向感的干预下，实时寻路效率和空间认知形成准确性呈现不一致的变化趋势，突显了一项重要的室内环境性能考量。研究揭示了低方向感个体更易受电梯位置和朝向变化的影响，以及这些变化如何具体影响其寻路。通过将电梯放置于中庭附近并将电梯门朝向垂直于主入口，可有效提升低方向感个体的寻路性能，同时不阻碍他人寻路。这一发现为建成环境中适应不同用户群体的包容性楼梯与电梯布局设计提供了关键依据，为实现建成环境中的导航公平性及创建更具包容性的导航环境奠定了实践基础。