基于离线空间表征的人-地图适配性研究

Adaptability of Human-map System Based on Offline Spatial Representation

研究背景与意义

近年来,研究者开始关注个体对于地图的心理体验, 发现了个体的空间认知风格和所接受的信息材料对地图体验的重要性。

电子地图空间认知特点

  • • 多感官通道信息获取
  • • 自主认知学习
  • • 局部认知优于整体认知
  • • 对齐效应与地标效应

用户体验关键因素

  • • 导航策略
  • • 行为效率
  • • 认知风格偏好
  • • 空间认知特征

三种空间认知风格

空间认知风格由Pazzaglia等在Siegel和White所提出的3种环境知识表征基础上提出, 个体在导航过程中具有3种不同的空间认知风格。

地标风格

特征

多依赖于显著的视觉特征

表现

任务表现最差

路径风格

特征

常使用自我中心参照系

表现

任务表现中等

纵览风格

特征

更偏好非自我中心参照系

表现

任务表现最好

导航地图呈现模式

导航模式对比

固定地图模式

特点: 地图不随个体前进方向变化而变化

参考系: 以环境为中心

优势: 有助于获得环境的纵览信息

旋转地图模式

特点: 地图朝向随着转弯方向进行更新

参考系: 以观察者为中心

优势: 更有利于地标信息的获取

地图尺度影响

大尺度地图

提供更多信息量,更有利于个体判断目标位置

小尺度地图

信息量相对较少,对空间表征造成不同影响

研究创新点:离线空间表征视角

研究视角转变

传统研究多关注即时绩效, 本研究采用新视角,聚焦于用户使用导航后的 离线空间表征问题。

传统研究

关注使用导航地图时的空间表征情况

本研究

探究脱离导航设备后的空间知识

现实问题

导航者在脱离导航设备后, 很难辨别方向以及建立起稳定有效的空间布局表征, 这成为智能时代导航系统发展中的常见问题。

任务设计

SOP任务

全称: Scene and Orientation-dependent Pointing

特点: 与自我中心表征相关

要求: 指出地标相对于当前位置和朝向的方向

JRD任务

全称: Judgments of Relative Direction

特点: 与非自我中心表征相关

要求: 指出地标相对于想象位置和朝向的方向

研究方法与实验设计

被试信息

142名
总被试数

在校大学生和研究生

65名
男生

年龄19-29岁

48人
最小样本量

G-Power 3.1估计

25元
报酬

实验结束后获得

空间认知风格测验(SCS)

采用Nori和Giusberti编制的空间认知风格测验, 内部一致性系数为0.63,本研究克伦巴赫α系数为0.71, 说明测验具有较好的内部一致性。

视觉任务类
  • • 照片任务
  • • 图形任务
  • • 排序任务
空间任务类
  • • 地图叙述任务
  • • 左右分辨任务
  • • 路径任务
旋转任务类
  • • 二维旋转任务
  • • 三维旋转任务
  • • 拉直求和任务

主要研究发现

认知风格表现差异

1st
纵览型

表现最好

2nd
路径型

表现中等

3rd
地标型

表现最差

任务类型表现差异

SOP任务

个体在方向指向任务上表现更好

JRD任务

相对方向判断任务表现相对较差

结论

个体更容易从自身位置对目标进行判断

地图尺度影响分析

个体在学习大尺度地图后的任务表现 比学习小尺度地图后的更好

地标型个体

无论大小尺度地图,SOP任务正确率 均明显高于JRD任务

路径型个体

两种任务中的正确率 均没有显著差异

纵览型个体

大尺度地图后无差异, 小尺度地图后SOP>JRD

核心发现

适配关系存在

个体的空间认知风格与导航地图呈现模式 之间存在最佳适配关系

认知偏好差异

不同空间认知风格的人对特定模式的 地图呈现有明显偏好

实践意义与应用价值

对地图设计者的指导

个性化设计

根据用户认知风格提供 个性化地图呈现模式

自适应系统

开发能够自动适配用户 认知特征的导航系统

体验优化

提升用户导航地图 使用体验和效率

具体设计建议

地标型用户
  • • 突出显著视觉特征
  • • 强化地标信息展示
  • • 优化SOP任务界面
  • • 提供更多视觉线索
路径型用户
  • • 采用自我中心参照系
  • • 优化路径规划显示
  • • 平衡两种任务模式
  • • 强调方向转换信息
纵览型用户
  • • 提供大尺度地图选项
  • • 采用非自我中心参照系
  • • 强化整体布局信息
  • • 优化全局导航视图

未来应用前景

智能导航系统

开发基于认知风格的智能导航系统, 自动识别用户类型并提供最适配的界面

教育培训应用

应用于空间认知能力培训, 帮助用户提升空间导航技能

人-地图适配性的四大核心发现

认知风格差异

纵览型>路径型>地标型

任务偏好

SOP任务优于JRD任务

尺度效应

大尺度地图效果更佳

最佳适配

认知风格与呈现模式匹配

离线空间表征:导航认知的新视角

本研究从离线空间表征的创新视角,深入探讨了个体空间认知风格与导航地图呈现模式的适配关系。 通过对142名被试的实证研究,发现了不同认知风格个体在任务表现上的显著差异, 揭示了个体更倾向于从自身位置判断目标的认知规律。 研究证实大尺度地图更有利于空间判断,不同认知风格个体对特定地图呈现模式存在明显偏好。 这些发现不仅为理解人-地图交互的心理机制提供了新的理论视角, 更为导航系统的个性化设计和用户体验优化提供了科学依据。