公路景观视觉要素动态感知模型研究及吸引强度定量评价

Highway landscape design was based on the landscape assessment results. Due to the subjectivity of highway landscape aesthetics, the dynamic perception of visual elements by aesthetic subjects was also an important reference for the objective assessment of highway landscape except visual elements. The existing highway landscape research generally emphasized the aesthetic characteristics of the landscape visual elements, while the mechanism and rules of the complex process of dynamic perception of landscape spatial information were still unclear. The key to solve the above problems was to find out the essential law of visual elements that triggered the visual attraction and pleasure feeling through the analysis of the presentational feature of landscape elements by model analysis and scientific experimental means.In this research, the dynamic aesthetics and attraction mechanism of visual elements of highway landscape was revealed, and the concepts of line of sight and visual field were proposed. The multidimensional spatial analysis method was used to build the spatial perception model of the visual elements of highway landscape. The Four-channel Fulldome Integrated Screen Display System and Non-threshold Real-time Evaluation and Data Processing System were designed to make the attraction intensity quantitative assessment experiment of highway landscape. The data of eye movements, brain wave and physiological signals were acquired through the use of ErgoLAB Man-machine Environment Synchronization Platform to analyze the law of the visual sense, brain cognitive and emotional trends, and find out scientific law of perception and attraction of visual elements of highway landscape, which would have important scientific significance and practical role in highway landscape design.

公路景观设计是以景观评价结果为依据。由于公路景观审美极具主观性，除景观视觉要素外，审美主体对视觉要素的感知也是决定公路景观评价结果的重要因素。已有的公路景观研究普遍强调景观视觉要素本身的物理特征和美学质量，对景观视觉要素空间动态感知这一复杂过程的机制与规律依然尚未明确。运用模型分析与定量实验手段透过景观要素表象特征去找出引发视觉吸引和愉悦感受的科学规律，是解决现有问题的关键。本研究在揭示公路景观视觉要素动态审美和吸引机制的基础上，提出视力线和视觉力场的概念，探索构建公路景观视觉要素空间动态感知模型的方法，搭建四通道球幕融合显示系统，研发无阈值实时评价与数据处理系统，运用ErgoLAB人机环境同步平台采集分析眼动与视觉、脑与认知、情绪与生理信号数据，开展公路景观吸引强度定量评价实验研究，找出公路景观视觉要素感知与吸引的本质规律，研究成果将对指导公路景观设计具有重要科学意义和实际应用价值。

项目圆满实现了项目的总体目标，部分目标超额完成。本研究在揭示公路景观视觉要素动态审美和吸引机制的基础上，提出了视力线和视觉力场的概念，构建了公路景观视觉要素空间动态感知模型的方法，搭建四通道球幕融合显示系统，研发了无阈值实时评价与数据处理系统，运用ErgoLAB人机环境同步平台采集分析眼动与视觉、脑与认知、情绪与生理信号数据，开展了公路景观吸引强度定量评价实验研究，找出了公路景观视觉要素感知与吸引的本质规律，将极具主观性的视觉要素感知与吸引问题实现了模型化、数量化和规律化，实现了公路景观视觉要素动态感知理论模型及吸引强度定量评价关键技术的突破。现已在国际知名学术期刊发表学术论文35篇，其中SCI检索论文12篇，EI检索论文9篇，发表专著2部，授权专利12项，获得中国公路学会科学技术奖科研奖励等3项，在公路景观吸引强度基础理论与定律评价领域方向形成了一整套创新性研究成果，在相关领域产生了较大的影响力，研究成果将对公路景观设计产生重要科学意义和实际应用价值。三项代表性成果如下：.（1）明确公路景观设计中审美要素和审美过程，给出不同审美阶段景观审美主体与审美客体的作用关系与吸引规律，揭示了公路景观视觉要素的动态审美与吸引机制，并指导于融合美学的声子晶体声屏障的声学设计相关应用。.（2）引入“力”与“场”的观点解析景观视觉要素空间信息感知的复杂过程，建立公路景观设计中视觉要素空间感知模型，揭示了公路景观元素之间建立视觉关系和引导视觉吸引的规律，科学解析公路使用者感知景观视觉要素所传递的动态空间信息这一复杂过程。提出了路域色彩定量识别与聚类提取方法，构建了路域环境色彩信息数字模型，实现了抽象路域景观色彩的数字化与图谱化，为路域景观环境色彩的科学规划提供实操性定量分析工具。.（3）针对不同类型公路景观空间环境实现基于虚拟现实场景的高度模拟，开展公路景观吸引强度评价实验，自主研发无阈值实时评价与数据处理系统，获取审美主体实时、连续、无阈值的审美感知评价数据和视觉吸引、生理感知及心理行为数据，通过数量化的实验手段建立了公路景观视觉吸引要素及吸引强度与审美主体的视觉及生理感知关系的量化方法与本质规律。实验结果表明，基于驾驶模拟、眼动追踪和脑电、皮电等生理信号捕捉的公路景观吸引强度定量评价方法的科学性和准确性，解决了将传统极具主观性的道路景观动态吸引感知评价实现定量化和模型化的难题。