（园林植物与观赏园艺专业论文）视知觉因子对高速公路植物配置影响研究.pdf

沈阳农业大学硕士学位论文 摘要 驾驶员在高速公路这种动态空间环境长时间处于“以动观静”的状念， 所获得的信息8 0 源于视知觉( 王昆元，2 0 0 4 ) ，而正是这些必要的信息使 得驾驶员能够安全地驾驶。由于多数高速公路环境是人造景观环境，所以在 外界环境给予视知觉驾驶信息的同时，驾驶员固有的视知觉特征将直接影响 着外界环境的营造。在高速公路环境，植物是营造高速公路环境的重要组成 部分，其配黉的成功与否不仅在美学方面直接影响着驾驶员和乘客的心理审 美感受，更重要的是，如果植物形式不能很好地缓解道路线形带给驾驶员的 驾驶疲劳，清楚道路线形带给驾驶员的视觉误差，将会进一步引发交通事故 的发生，带来悲剧。本文将从视知觉基础知识谈起，并结合高速公路特有环 境，进一步对视知觉特征深入分析。接下来从以下几个视知觉因子特征对高 速公路植物配置的具体影响进一步探讨，提出相应的解决方案。 1 动视觉对高速公路植物配置的影响 通过测试，得出驾驶员对植物组团视知觉距离与动视觉特征有关，并进 一步得出能够引起驾驶员注意植物组团最小的延伸距离。 2 视知觉反应对高速公路植物配置的影响 驾驶员对标识植物的认知将受到驾驶员的视知觉反应时间的影响，通过 对标识植物典型特征的驾驶员反应时间测试，反推标识植物应该具备什么特 征能够减少驾驶员的视知觉反应时间。 3 视知觉暗适应对高速公路植物配置的影响 利用植物配置调节驾驶员在进入隧道前光线，减弱视知觉暗适应对驾驶 员的影响。 4 眩目对中央分隔带植物配置的影响 分析不同线形情况眩目对高速公路中央分隔带植物配置的影响，褥出植 株间距和植株高度的公式。 5 视知觉的预测性对高速公路植物配置的影响 分析驾驶员视知觉预测性机理，提出如何通过植物配植提供驾驶员正确 的预测性。 6 视错觉对高速公路植物配置的影响 结合驾驶员容易发生视错觉的几种情况进行分析，提出如何利用植物配 置避免或者降低驾驶员的视错觉。 7 视知觉习惯性对高速公路植物配置的影响 针对过长的直线段道路线形容易引发交通事故情况进行分析，提出应该 进行适当距离的目标栽植。 8 视知觉选择性对高速公路植物配置的影响 根据驾驶员视知觉选择性特征，明确目标植物组团的特征。 关键词：高速公路植物配置视知觉 前言 前言 随着国民经济的发展，人民生活水平的日益提高，人们的出行不再仅仅 是满足于位置转移的心态，更要求在出行办事的同时能尝试裂轻松的感觉， 而高速公路正以其快捷、安全、舒适的属性赢得世人的青睐。针对高速公路 景观应该如何营造一直是我们研究的热点。而高速公路主线两侧的植物配置 形式因其直接影响了高速公路整体效果的实现，则成为设计的重中之重。随 着人们对高速公路植物配置的深入研究，以及对高速公路自身线形和结构的 深入探讨，设计师们已经越来越重视视知觉对高速公路的影响。对于景观设 计师及相关专业人员而言，我们更应该将高速公路环境同其它静态环境区别 对待，因为高速公路环境设计除了三维维度设计以外，时间( 速度) 成为了 设计的决定因素。伴随而来的相关的植物配置形式也会发生相应的改变。高 速公路自身作为一种动态空间，时刻具有着动态的特征。而长时间处于这种 动态环境的驾驶员就是在这种不断的移动的过程中从外界视知觉到8 0 的 信息来支配自己的行动。在这样的一种状态下，驾驶员的视知觉表现将直接 指导我们如何进行深一层次的植物配置设计。所以，如果我们要研究驾驶员 视知觉因子对高速公路植物配置究竟产生了怎样的影响时，就应该从研究驾 驶员自身的视知觉特征，包括生理特征和心理特征入手，深入了解驾驶员认 识外边那个世界的机理，然后进一步再反馈到外边那个世界是如何营造上面 去。正是我们在以往的时候，没有很好的重视起驾驶员的视知觉对其安全性 的作用，体现在植物配置上就没有很好的协调道路环境，才会出现在高速公 路上，一些驾驶员由于不能通过道路环境特征很好的辨别前方的道路线形， 才引发误判，导致悲剧的发生。基于这样的思考，本文将从视知觉这一影响 高速公路植物配置的重要因子切入，深入分析视知觉因子会对高速公路一些 经常发生地段的植物配置产生怎样的影响。 沈阳农业大学硕士学位论文 一、视知觉因子概述 ( 一) 视知觉因子的概念 视知觉因子是指人脑通过客观事物的各种属性、各个部分及其相互关系 的综合的、整体的反映，它通过视觉器官，把环境中得至0 的信息转化为对物 体、事件等的经验的过程( 粱宁建，2 0 0 3 ) 。 视知觉因子同视觉因子是有区别的( 林玉莲，胡正凡，2 0 0 0 ) 。视觉因 子是指人脑直接作用于视觉器官的客观事物的个别属性的反映，它所得到的 信息，主要是滞留在视觉器官的感受器上，未经整合的具体信息：而视知觉 因子则是有组织的信息，它包括对视觉信息的整合并赋予意义。因此，视觉 因子与视知觉因子的最大区别，在于视知觉因子是确定所接受到的刺激信息 并给予它们意义和诠释信息的过程，或者说，视知觉是个体诠释输入的刺激 信息，从而产生的视知觉模式和客观事物意义的过程。 一般来说，视知觉因子是在视觉因子之后，但必须注意的是，在时间上， 视觉因子和视知觉因子的活动过程是重叠在一起的( 赵江洪，2 0 0 4 ) 。当说 某人视知觉到某一事物时，其实就是说某人已经看到了物体的某些属性，并 确定了该物体或者该事物的某种意义了，这就决定了视知觉的发生既需要依 赖于人的视觉，同时也必须依赖于岛己已经拥有的知识与经验，并受到个体 各种特点的制约。 ( 二) 视知觉因子的机理 视知觉对信息进行加工的过程( 梁宁建，2 0 0 3 ) 主要包括相互联系的几 个方面：觉察、辨别和确认的过程。觉察是指发现某事物信息的存在，但并 不知道是什么。辨别是指把某事物的属性与另一事物的属性区别开来。确认 是指利用已有的知识经验和当前所获得的信息的比较，在人脑中确定视知觉 对象是什么，并给它命名，并把它纳入某个一定范畴的过程。例如，在路边 看见一个闪光的东西( 觉察) ，仔细观看它的形状和光亮的表面，并把它与 其它事物区分开来( 辨别) ，确定并命名它是一面小镜子( 确认) 。在视知觉 的过程中，人对客观事物的觉察、辨别和确认的阈限值是不一样的。 关于上面提到的视知觉对信息的加工过程，在当代的认知心理学对视知 觉的研究当中，视知觉的模式识别研究占有重要地位。这里提到的模式是指 由若干要素或者成分按照一定关系集合而成的某种刺激结构或者刺激的组 合。而模式识别是指把输入刺激的信息与长时记忆的信息进行匹配，并辨认 出该刺激属于什么范畴的过程，它即是一个再认知的过程，同时也是一个再 整合与再归类的过程。它是人的基本的认知能力，在人的各种心理活动中具 有重要作用，同时它又依赖于人已有的知识经验。视知觉的模式识别过程是 一个典型的视知觉活动过程，它在很大程度上依赖于个体己有的知识经验， 为此，视知觉的模式识别过程是视觉信息与长时记忆中有关信息进行比较， 以决定这些信息与长时记忆中的哪些信息项目最为匹配的过程。视知觉的模 式识别依赖于人的知识经验，离开个体已有的知识经验的参与，个人就无法 二：塑塑垡旦王堡垄 理解所输入刺激信息模式的意义，也就不可能识别事物。视知觉的模式识别 过程一般经历以下三个部分：分析、比较和决策。分析是视知觉模式识别的 第一个阶段。它把在视觉登记中短暂滞留的视觉信息。按照其原来的物理特 征和属性抽象出来，并且把这些信息分解成各个组成成分，以把握它的形式、 结构和特征等等。比较是视知觉模式识别过程的第二个阶段。在比较过程中， 把在初步分析阶段抽取出来的特征或者属性信息，与在脑中长时记忆已经存 储的各种信息进行比较。如果长时记忆中的信息可以同从视觉登记中抽取出 来的信息进行比较，那么这样的信息应该具备相似性。视知觉模式识别的第 三个阶段是决策。在从视觉登记中分析出来的特征或者属性信息与长时记忆 中的各种记忆信息进行比较之后，对刺激信息模式与哪一种记忆信息最为匹 配做出判断，从而了解模式的意义并且赋予模式的名称，使得事物得到识别。 ( 三) 视知觉因子的特征 由上面视知觉因子对信息的加工过程我们可以看出，视知觉因子与视觉 因子并不是孤立的两个概念。视知觉因子对信息的加工过程是建立在视觉对 信息的搜集的基础之上的。因此我们在研究视知觉因子的相关特征也是建立 在研究视觉因子特征鼹基础之上的。 1 视知觉因子的生理特征 ( 1 ) 视力 人们通过视觉器官辨认物体细节的能力简称视锐度，临床医学上把视锐 度由叫做视力。视觉器官辨认物体细节的能力实际上是视网膜中央凹的功 能，所以又叫做中心视力( 王步标等，1 9 9 4 ) 。根据人与所观视事物的相对 状态，将视力分为静视力和动视力。静视力是指人与观视对象相对静止状念 下的视力。动视力是指人与观视对象处于运动状态下的视力。静视力好的人， 动视力不一定好。因为在测定静视力时，人的头部固定不动，眼睛向正前方 的视标凝视，视标与眼睛的连线与视轴的夹角为零，视像落在视网膜的中央 凹处，而此处的锥体细胞的密度比较大，所以测出的视锐度比较高。若离开 中央凹逐渐向视网膜周边测定视力，则视锐度就会急剧下降。 ( 2 ) 视野 4 图1 眼球结构 f i glt h es t r u c t u r eo fe y e b a l l 眼睛注视一个目标时，所能够看见的空间范围叫做视野( 王步标等 沈阳农业大学硕士学位论文 1 9 9 4 ) 。视野也叫做观场，通常用视角表示。视野也有静视野和动视野之分。 把头部和眼球都固定之后，所能够看见的空间范围称为静视野；如果头部固 定不动，眼球可以自由转动，这样所能看到的空间范围称为动视野。单眼静 视野在垂直方向约为1 1 0 。一1 3 0 。，即向上能够看到5 0 。一6 0 。，向下能够 看到6 0 。一7 0 。：在水平方向上约为l f i o 。在视野范围内、中心视力以外 的视力称之为周边视力，其视锐度比中心视力低得多，但是它能够使人感知 周边的环境，掌握物体的形状、方位、运动和速度。 ( 3 ) 视觉适应 如表1 所示，视网膜有两种感光细胞( 受纳器) ，即位于视网膜中央部分 的锥体细胞和人眼对光线的明暗程度的突然变化，要经过一段时间才能适应 ( 张殿业等，1 9 9 9 ) 。由明处进入暗处时，起初视觉的感受性很低，然后逐 渐提高，这个适应过程叫做暗适应。暗适应的最初1 5 m i n 是关键时刻，在黑 暗中停留半小时，视觉感受性可以提高1 0 万倍。通常基本适应要3 6 m i n ， 完全适应则需要4 0 m i n 。由暗处进入明处时，视觉的适应过程叫做明适应。 与暗适应相比，明适应相对比较快，一般仅需要数秒至l m i n 就可以完全适 i 立。 表1 眼球特征表现 ! ! ! ! ! ! 坐! ! 塾! 璺! ! 笪! ! ! 埋! ! ! ! 明视系统暗视系统 ( 注) 该表摘自( 美) 托马斯l 贝纳特所著感觉世界：感觉和知觉导论 ( 4 ) 眩目 眩目俗称耀眼、晃眼，即眼睛受到强光刺激后，出现的暂时性的视觉障 碍。眩目分为两种；生理眩目和心理眩目。生理眩目是由于强光射入眼球内， 不仅在视网膜上形成亮度很高的辉点，而且在角膜和视网膜之间的介质中发 生散射，形成种光幕，使人感受到的亮度对比度大大降低。这是由于视野 中极高的亮度或者视野中心与背景之间较大的亮度差引起的不适反应，因而 造成视觉伤害，降低视觉功能。心理眩目则是由于在视野内经常出现高亮度 光源的刺激，使得视觉产生不舒适和疲劳感。引起眩目的光称为眩光。眩光 有间断性眩光和连续性眩光两种，一般间断性眩光产生生理眩目，连续性眩 光产生心理眩目。另外，眩目还与下列因素有关：光源的亮度、光源外观的 = ：塑垫堂里王塑堕 大小和其与视线的相对位置、光源周围的亮度、人眼睛的照度和眼睛的暗适 应性。 ( 5 ) 辨色力 人眼对可见光谱中各种不同颜色的辨别能力。辨色力实际上是各种有色 光反应到视网膜上所产生的一种感觉，不同的色彩则是不同的波长的光刺激 人的眼睛所产生的视觉反应。 由于视网膜中央凹部位和边缘部位的结构不同，中央视觉主要是锥体细 胞起作用，边缘视觉主要是杆体细胞起作用，所以视网膜不同区域的颜色感 受性也不同。具有正常颜色视觉的人，其视网膜中央能分辨各种颜色。由中 央向外围部分过渡，锥体细胞减少，杆体细胞增多，对颜色的分辨能力逐渐 减弱，直到对颜色感觉的消失。在中央区相邻的外围先丧失红、绿色的感受 性，视觉呈现红绿色盲，而黄、蓝颜色感觉仍然存在。这个视网膜区域叫做 中间区或红绿色盲区。在视网膜的更外围边缘，对黄、蓝色的感觉也丧失， 而成为全色盲区。在这个区域只有明暗感觉而无颜色感觉，各种颜色都被看 成不同明暗的灰色。 人的视觉有色彩感的波长在3 8 0 7 8 0 p i f n 之间，我们称这段波长的电磁 波为可见光线，它们从长波一端向短波一端的顺序是：红色( 7 0 0 “m ) 、橙色 ( 6 2 0 p r n ) 、黄色( 5 8 0 p r o ) 、绿色( 5 1 0 脚) 、蓝色( 4 7 0 p m ) 、紫色( 4 2 0 “m ) 。 此外，人眼还能在上述两个相邻颜色范围的过渡区域看到各种中间颜色，如 绿色、蓝绿等颜色。为了正确辨认不同颜色，单靠波长这个指标还不够，还 有色调、饱和度和亮度三个物理量。色调决定于物体反射光的波长，是物体 颜色在质的方面的特征：饱和度决定于反射光内混入的白色数量，颜色中自 色的含量越多，其饱和度越低；亮度决定于反射光的强度，是物体颜色在量 方面的特征。 同一个人对不同颜色的视认性是不同的。人从远处能看清的颜色顺序是 红色、黄色、绿色、白色。同一个人对不同对 比色的视认顺序是黑红、红白、绿白、蓝 白、黑白( 分子为图形、符号颜色、分母为底 色颜色) 。等距离放置几种颜色，间一个人会有 不等距离的感觉，其中红色比绿色、蓝色感觉 近，通常人们把红、黄色称为前进色，把绿、 图2 视知觉空间性表现 蓝色叫做后退色。所有这些都会对行车具有一 f i g2v l s l o n 印p e r c 印t l o n 定的影响。 e x t e n s i t y 2 视知觉因子的心理特征 ( 1 ) 空间陡 视知觉给了我们空间知觉也称深度知觉的 能力，即通过二维的网膜像，看到三维的世界。心理学认为空间视知觉是通 过提示视觉线索得到的。空间线索可以分为单眼线索和双眼线索。单眼线索 遮挡是重要的单眼线索之一，参见图2 。 姿璺奎兰垦查兰堡主兰堡丝苎 图中四个圆前面看起来是一个白色的方块。即视觉系统“发明”了一个 插入的方块，不仅产生了空间的视知觉，而且还是一种对视觉的简化。对于 单眼线索而言，另一种重要的空间线索是熟悉大小。如果我们熟知一个物体 的大小，那么就会为我们提供空间线索，它看起来的大小为我们提供了空问 距离。就是说空间知觉也可以建立在假设的基础之上。再一种单眼的空问线 索是指明暗，通过阴影提供空间关系。双眼线索同时用双眼观看时，主要 有三个双眼空间线索。第一，眼睛的调节，即为使视网膜上的影像焦距清晰 而由所谓毛状肌的收缩作用产生的眼球水晶体的凹凸曲变。以适应观看远近 距离的物体。毛状肌的收缩信息提供了空间线索。第二，辐合，双眼观看近 物时，眼睛向内侧转。看远处物体时向外侧转，眼睛转动产生了空间线索。 第三，双眼视差，投射在两只眼睛的视网膜上的图像存在小的差异，这种差 异信息用来形成空间线索。 ( 2 ) 恒常性( 黄希庭1 9 9 1 ) 我们看到任何东西，都是在知觉的过程中联系了过去经验的参考档案才 能够得以证明，这意味着视野中的亮度、颜色、距离、大小、运动、透视和 体积等等，其中部分是由先前的经验决定的，大脑还能够由此联想( 包括概 念和抽象) 。这种能力是建立在对所看到事物有足够经验基础之上的。这种 转化的联想能力包括了视知觉的恒常性，使得人们能够在视觉环境中有效地 区别某些输入的刺激的重要变化。这些变化只是由于头部或者人体的移动， 图3 视知觉恒常性表现 f i g3v i s i o na p p e r c e p t i o np e r m a n e n t 或者是由于入射光线的性质的变化而引起的。视知觉恒常性包含大脑识别对 象以及它在各种条件下的特征的能力。人们全都是根据恒常性才能够在已经 形成的环境中找到要走的道路。这个事实更加强调了在视觉环境设计中，为 使用者提供定向和视觉制导时，环境中的一致性和易于了解的重要性n 这种 定向应该是清楚易懂的，以及易于辨认的，这包括了交通系统的各个组成部 分采用各种既有区别而又一致的照明方式等等。视知觉的恒常性可以使得人 1 一j、 嘲。 鼍。_lj 、一 一 0 一 、 rj、jj 二：塑垫茎里王塑望 们从十分不同的视觉刺激的图式联想出相同的意思。参见图3 。 虽然图3 中的六个草图非常不同，但是，全都可以辨认出是个立方体。因 为体积和形状的常性告诉我们图中每一个都可以代表一个“立方体”的一种 状态。在视知觉的一切方面一亮度、颜色、形状、大小、图案等均有恒常性， 并且它们在解释视觉环境时具有重要作用。 形状恒常性 所谓形状恒常性，简单的讲，就是即使改变了视点、光线和距离，人们 仍然能够认出一个物体的形状。当从远处看见一只矩形的桌子时，即使它在 眼睛中的形象象一个梯形时，人们还是会将其理解为一个矩形。看一个物体 和三维图像的时候是依靠它们与其他物体之间的相互关系判断的，即它们建 立了一个普通透视形式的参考机制，输入的刺激与之比较以便分类。丽这个 参考体制又转过来影响经验过滤器中可能联想到的图案。可以参见图3 。 大小恒常性 不论距离远近，一个物体看起来大小不变的倾向性叫做大小恒常性( 黄 希庭，1 9 9 1 ) 。当一个物体被移向远处时，我们往往感到它似乎大小并没有 多大变化。当我们观察远处的物体时，可以用下述三种方法判断其大小； a 视网膜成像的大小。我们或许根据视网膜上的成像来判断，物体离的远一 些，它看起来就小一些。一个远在2 0 英尺处的物体的视网膜投影是它在1 0 英尺处投影的一半。 b 物体的大小。我们或许根据实际的大小来判断一个物体，因此不论距离如 何变化，仍然把物体看做恒定不变。 c 在视网膜上成像大小和物体大小之间进行调和。我们或许折中地把一定距 离以外的物体看的小些，但不会比视网膜成像更小。 我们的大小知觉表明了视网膜大小和物体真实大小之间的调和。大小常 性能够起到多大的作用依赖于距离线索和我们对物体的熟悉程度。可得到的 有关物体的距离信息越多，则知觉的大小就越接近实际的大小；我们具有的 距离线索越少，则知觉的大小越接近于视网膜成像的大小，除非这一物体是 我们非常熟悉的。对一个熟悉的物体我们能判断它的适当的大小，即时在缺 乏距离线索的情况下。 大小的知觉受到其它事物的影响之后会超过实际看到的大小。当一个物 体离开一个人5 m 以上时，由于立体视觉的视差不能帮助人们精确地判断大 小，如果在没有相邻事物的线索时，对于看起来同样大小和相同颜色的物体 往往讲不出它们的确切距离有多少。人们通常用视野中其他已知物体在视觉 上的大小的关系来判断一个物体的大小，当然，判断过程也与各种物体的相 对大小的记忆有关。一端张开的线段看起来比一端收拢的线段要长，这是由 于端部箭头歪曲的作用。 定位恒常性 当我们移动一个物体的位景以后，我们感觉它似乎还保持原来的位置， 这个现象叫做定位恒常性。尽管我们活动时无数变化的印象投射到视网膜 婆里垄些查兰堡主兰垡丝苎 上，但我们仍然把物体知觉保持在一个基本固定的背景上。 颜色恒常性 颜色视知觉的生物学意义是促进对物体的觉察。颜色伪装有利于动物的 安全和捕食。这说明颜色视知觉的重要性。色彩的差异表现为三种不同的属 性：第一是色相或者色调，与我们对红、黄、绿等的感受经验有关，基本由 光的波长决定；第二是明度或者明暗度，与光照的强度有关；第三是彩度或 纯度。也称为饱和度，区分颜色的鲜艳程度。尽管网膜像之间存在巨大的光 谱差异，我们一般可以正确反映物体本身固有的颜色，而不受照明条件的影 响。人们对于物体具有的色彩具有“记忆性”。这种颜色的恒常性决定了我 们区分物体固有色效果与光线照在物体表面上的效果。 ( 3 ) 视错觉 在我们的认知世界中，错觉从很多方面说，是知觉恒常性的颠倒，是和知觉 恒常性相对的一种感觉现象。错觉是指对客观事物不正确的知觉。由于人的 知觉是建立在过去经验基础之上并由各种分析器的协同活动实现的。如果同 一分析器内部的相互作用不协调，或者各种分析器的协同作用受到限制，与 提供的信号不一致，或者思维推理上有错误等等，都会造成错觉。下面我们 来看几个错觉的例子。第一个是谬勒一莱亚错觉 差圈 视网膜 姿里坚些奎兰堡主兰堡笙苎 图1 0 暗适应机制 f i g l 0t h em e c h a n i s mo f d a r ka d a p t a t i o n 图”暗适应的驾驶模式 f i g l lt h ed r i v i n g p a t t e r no f d a r ka d a p t a t i o n 暗适应机制如图1 0 所示( 黄志军等，1 9 9 6 ) ，视网膜有两种感光细胞， 即位于视网膜中央部分的锥体细胞和位于视网膜外周部分的杆体细胞。前者 是白昼视觉的光感受器，后者是黑夜视觉的光感受器。在光线非常暗时，只能 用杆体细胞看东西。杆体细胞和锥体细胞的另一重要区别是两种感受器系统 在暗光下适应的速度不同，进到黑暗处的最初几分钟主要是锥体视觉的适应 过程，但几分钟后，杆体视觉的感受性明显改善，并高于锥体视觉的感受性。驾 驶员夜间行车时，在对面车灯照射下，产生耀眼现象。随后无灯暗区使驾驶员 暂时看不清前方状况，这就是所谓的暗适应感知阶段。白天，驾驶员从光线较 强隧道的外侧进入隧道也存在这样的暗适应过程。从停止灯照射到暗区内识 别目标这段时间为暗适应时间，随后进入判断阶段和动作阶段，暗适应的驾驶 模式见图1 1 。 2 驾驶员暗适应测试方法 对于驾驶员暗适应时间与光照强度的关系，以及驾驶员的暗适应时间与 行车速度之间的关系。本文将引借北京交通大学和西南交通大学联合研究的 成果。首先将其研究成果介绍如下： 衰8 不同年龄组光亮度与暗适应s t a b l e 8b r i g h t n e s sa n dd a r ka d a p t a t i o n 测试方法：该课题研究小组将受试驾驶员分为事故组和非事故组，并在 每个小组又按照3 0 、4 0 、5 0 - 的年龄进行详细划分小组。然后选择8 种亮度 的光源，照射受试驾驶员的眼睛，每次照射时间为6 s ，眼睛与光源的距离为 0 5 m 。每次照射之后，将一视标放置与光源位置相同的位置，即距离受试驾 驶员眼睛o 5 m 的地方，以测试受试驾驶员对视标的反应时间。所选的8 组 光源的亮度依次增加，其受试驾驶员平均的暗适应时间与光源亮度的关系如 三、视知觉因子对高速公路植物配置的影响研究 表8 所示。由表8 我们可以看出，暗适应恢复过程随照射亮度的增大而变长 暗适应时间也随着年龄的增加而变长。 通过上面的研究，我们也 可以得出这样的结论：当驾驶 员从明处驶向暗处时会出现暗 适应过程，其暗适应的反应时 间主要受到两种因素的影响： 其一，就是明处的光线强度与 暗处光线强度的对比度的大 小；其二，驾驶员的年龄，也 可以说是驾驶员的视觉健康状 况。在平均化驾驶员的健康状 况的前提下，我们只要调节好 明处光线强度与暗处光线强度 之间的过渡就能够在一定的范 程，由于暗适应造成的交通事故地段几乎全部具备光线过渡突然性的特征， 麓器黜d 砒熬麓憋藤赫 根据相关的驾驶员的暗适应能力与驾驶速度之间的关系，从表9 中我们可以 看出，驾驶员在进入隧道之前，由于驾驶员自身的生理原因，其暗适应的能 沈阳农业大学硕士学位论文 力是不一样的，暗适应能力 低于1 0 s 的驾驶员，在进入 隧道前的车速最好控制在 3 0 k n - g h ；而赌适应能力在 1 0 s - 1 6 s 之间的驾驶员，其车 速应该保证在2 5 k m h ；暗适 应能力在1 6 s 2 0 s 的驾驶员， 应该控制车速在2 0 k m h 才 能保证行车的安全。对于驾 驶员而言暗适应的测验结 果表明，7 2 驾驶员的暗适 应能力是在1 0 s 左右，2 1 驾驶员的暗适应能力在 表9 暗适应与驾驶速度关系 t a b l e 9n l er e l a t i o no fd a r ka d a p t a t i o na n d v e l o c a t i o n 1 6 s - 2 0 s 之间，其余的是低于1 0 s 或者高于2 0 s 的驾驶员，我们在进行这种 以调整驾驶员暗适应能力的植物种植就以驾驶员在该段路程的最大限速 3 0 k m h ，以较长的暗适应时闻2 0 s 为延长时间的一段距离进行相关的植物配 置。也就是说，与暗适应相关的植物配置的起始位置是距离隧道入口接近 1 6 7 m 的位置为起始位置。 种植形式及其树种选择 隧道入口前的植物种植应该采取由远隧道的疏松种植树木，到近隧道的 密植树木的植物种植形式，实现光线强度的由强减弱的变化，以求达到减弱 暗适应对驾驶员的影响，在隧道入口前一段距离通过植物配置营造暗环境， 以调整驾驶员对更暗环境的适应性。 树种应该以乔木为主，乔木间隙栽种 灌木，形成邻近隧道入口乔木比例最 大，远离隧道入口则灌木比例逐渐大 于乔木。 檀株高度 植株的定杆高度应该参照大型车 辆高度决定，一般以高于大型车辆高 度即可；植株高度应该根据太阳透射 角度与行驶车辆之间的关系决定。以 行驶车辆能够在所种植乔木阴影范围 内为依据。( 如图1 4 所示) ( 2 ) 减速提示 通过植物配置或者照明亮度调节 也只是提供给驾驶员的一个外部影响因素，实际上，对于减少由于暗适应带 给驾驶员的安全隐患的关键还是要驾驶员控制自己的车速。在邻近隧道口之 前的植物配置应该与隧道口前的减速提示牌相应成趣，从减速提示牌出现之 三：望垫鲎望王翌塑矍竺堕垫望墼墨塑墅里竺壅： 前的一段距离开始出现隧道口特有的植物配置形式，这种植物配置形式即诸 如前面所讲的乔木的疏密过渡，还要求灌木等在色彩上也应该与之前的植物 形成反差，比如选用红色枝条的植物，或者红色叶子的植物等等，对驾驶员 存在一定的提示作用的植物品种，由于红色调对驾驶员具有警示作用，在交 通部门常常用来作为警示标志，我们选择植物也应该适当选用这种色彩的植 物作为提示，促使驾驶员放慢车速，实现安全驾驶。 ( 三) 眩目对中央分隔带植物配置的影响 高速公路的中央分隔带既要有效地遮挡对向车辆前照灯的眩光，也应该 满足横向通视好，能够看到斜前方，并对驾驶员心理影响小的要求。如果采 用了完全遮光，就会缩小驾驶员的视野，影响巡逻管理车辆对对向车道的通 视，并且也会对驾驶员驾驶车辆时产生压迫感。另外，无论白天还是黑夜， 对向车道的交通情况是行车的重要参照系，其中很重要的一点就是驾驶员在 夜间能够通过对向车辆的前照灯的光线判断两车的纵向距离，使其适当注意 调整行驶状态。相会两车非常接近( 小于5 0 m ) 时，光线不会影响视距，但 当达到某一距离时，眩光( 指在驾驶员视野范围内对向出现的极高的强光， 使驾驶员视觉机能或者视力降低，并产生烦恼和不舒适的光照。( 王昆元， 2 0 0 4 ) ) 会对视距产生较大的影响( 马吴，1 9 9 9 ) 。所以，中央分隔带的植物 种植不是一定要把对向车灯的光线全部遮挡，而是应该采用部分遮光，允许 部分车辆灯光透过中央分隔带的植物，当然透光亮度不应该使驾驶员感到不 适。因此，要获得良好的防眩效果，只是需要确定某合适的植株间距和植 株高度即可。 1 。中央分隔带植株间距的确定 ( 1 ) 直线路段中央分隔带植株间距的确定 广_ t - 一 p 静审辔l 辔昏参雹眵镑蘑io 昏毋、 一n l 一 e 带。， 图1 5 直线路段相向行驶车辆视线情况 f i g u r e15t h el i n eo fs i g h to f v i s a - v i ss t e e r i n gv e h i c l e so nas e c t i o no fa l i n e a rh i g h w a y 在相向行驶的汽车中，驾驶员的视线会通过中央分隔带的植物空隙看到 对向车辆前照灯发出的光线，随着两车行驶距离的接近，在一定距离范围内， 对向车辆前照灯的强光会对驾驶员产生眩光作用，使得驾驶员感到不适，甚 至发生交通事故。此时驾驶员的视线与对向车辆前照灯发出光线的临界关系 如图1 5 所示：驾驶员与前照灯的连线与中央分隔带的两棵相邻植株分别相 鎏里奎些查兰璧主堂垡堕壅 切。 图2 1 中a 表示驾驶员视线与水平方向的夹角：b 表示植株的正投影半径： l 表示植株间距；b 1 、b 2 表示车辆级向中线至中央分隔带纵向中线的距离； l l 表示两辆车纵向距离。根据图1 中存在的几何关系，可以得到如下公式： s i n a = 2 b l = ( b 。+ b 2 ) ( b ，+ b ：) 2 + l 。2 “2 ( 公式一) 所以l = 2 b * ( b + b ：) 2 + l ，2 “2 ( b 、+ b ：) ( 公式二) 从公式一中我们可以看出，当中央分隔带植株正投影半径一定时，如果 驾驶员的视线与行驶方向的夹角减小，那么只有越小植株间距才能遮挡住对 向车辆的前照灯光线。所以我们确定上面的视线关系时只要研究高速公路外 侧车道驾驶汽车的驾驶员视线就可以了。 从公式二中我们可以看出，植株间距同植株的正投影的半径、两辆车辆 的横向距离和两辆车辆的纵向距离存在一定关系。两辆车辆分别在高速公路 的外侧车道行驶时，当纵向距离为1 2 0 m 时进入容易引起驾驶员发生眩光效 应的范围，因此可以以1 2 0 m ( 王明怀。2 0 0 1 ) ，作为临界的两车纵向距离， 在根据不同路况两车的横向距离，以及所选植株的冠幅情况，便可以确定植 株间距。 ( 2 ) 平曲线( 方守恩，2 0 0 2 ) 路段中央分隔带檀株间距的确定 在平曲线路段，车辆前照灯的光线沿着平曲线的切线方向射出，曲线外侧车 道上车辆的前照灯光线主要射向路外，不会影响内侧车道的交通。而转弯内 侧车辆的前照灯射向外侧车道，外侧车道上车辆驾驶员的眼睛则暴露在眩光 区内，弯道上驾驶员的眼睛受到瞬间眩光的照射，需要经过一段暗适应的过 程( 林玉莲，胡正凡，2 0 0 0 ) ，而引起驾驶员心理上的不适。驾驶员的视线 情况，以及中央分隔带的遮光情况参见图1 6 。 图16 平曲线路段相向行驶车辆视线情况 f i g u r e1 6t h el i n eo f s i g h to f v i s a - v i ss t e e r i n gv e h i c l e so na s e c t i o no f a ne v e n c u r v i l i n e a rh i g h w a y 图1 6 中a 表示驾驶员视线与圆弧切线方向的夹角；r 表示中央分隔带中 心线圆弧的半径；b 表示植株的正投影半径；l 表示植株间距。根据图1 6 中 存在的几何关系，可以得到如下公式： s i n a = 2 b 几= l 2 r ( 公式三) 一 三：望塑堂里三翌壹望竺堕塑塑墼里塑墅堕! ! 塑 所以l = 2 ( b r ) ”2 ( 公式四) 由公式四我们可知，在转弯处株间距的大小受到植株的正投影半径和平曲线 的良度的影响。当平曲线的酋度一定时，随着植株冠幅的增大，植株间距可 以适当变长。当然植株的冠幅会受到基地条件，以及苗源的限制。另外，当 平衄线的半径较小，且中央分隔带比较窄时，中央分隔带的植物会影响到曲 线外侧车道的视距，因此，在进行中央分隔带植物种植时应该进行停车视距 的分析，保证进行中央分隔带的植物种植后不会减少停车视距。 2 防眩植物高度的确定 ( 1 ) 直线路段防眩植物高度的确定 l _ 一一一 ， j 盎 - j vv fvv r y vv 卜一一 1 j 圉1 7 直线路段楣向 亍驶车辆褫线情况及招囱行驶车辆视线与前照灯高度关系 f i g u r e1 7t h er e l a t i o no f t h el i n eo f s i g h to f v i s - a - v i ss t e e r i n gv e h i c l e so na s e c t i o no f al i n e a rh i g h w a ya n dt h ec o n n e c t i o no f t h et i n eo f s i g h ta a l dh e i g h to f a f r o n th e a dl a m p 根据前面的分析，主要研究行驶在公路外侧车辆之间的关系，如图1 7 所示，b 表示相向行驶两车纵向中线之间的距离；b 1 、b 2 表示车辆纵向中线 至中央分隔带纵向中线的距离；h ，表示汽车前照灯高度，m ，大型车取1 o m ， 小型车取0 8 m ；h ：表示驾驶员视线高度，m ，大型车取2 o m ，小型车取1 3 m ( 取值一般情况参见表1 1 和表1 2 ) h = h ，+ ( h 2 - h 。) bl b ( 公式五) 或h = h 。一( h ：一h ，) b 2 b ( 公式六) 由上面公式可以看出，中央分隔带植物的高度受到相向行驶车辆的类型的限 制，当不同类型机动车辆之间横向距离固定而相向行驶时，h 2 和h l 的不同， 将直接影响到涉及防眩效果的中央分隔带植株高度，般情况，我们只对出 现频率比较高的大车和大车相遇，以及大车和小车稳遇作为主要情况进行研 究。 ( 2 ) 竖曲线( 方守恩，2 0 0 2 ) 路段防眩植物高度的确定 凹形竖曲线防眩植物高度 l 一 = 门一 婚蠹零l 毋国，参嚏净国秽謦移昏一 l 垫里查些查堂堡主堂垡笙壅 图1 8 凹形竖曲线路段相向行驶车辆视线情况及相向行驶车辆视线与前照灯高度关系 f i g u r e18 t h er e l a t i o no f t h el i n eo f s i g h to f v i s a - v i ss t e e r i n gv e h i c l e so na s e c t i o n o f a c o n c a v ee r e c tc u r v e h i g h w a ya n d t h ec o n n e c t i o n o f t h e l i n e o f s i g h t a n dh e i g h to faf r o n th e a dl a m p 在凹形竖曲线路段，驾驶员显然可以从较高的角度看到对向车前照灯 的眩光，因而应该根据凹形竖曲线的半径和前后纵坡度的大小，适当增加凹 形竖曲线路段中央分隔带植株的高度。 图1 8 中右图表示驾驶员的视线与对向车辆前照灯高度结合的三种情 况：a 1 为驾驶员视线高度和对向汽车前照灯高度都抬高时的驾驶员视线；a 2 为驾驶员视线高度抬高，而汽车前照灯高度未变时的驾驶员视线；a 3 为驾驶 员视线高度未变，而汽车前照灯高度抬高时的驾驶员视线。可见，只有a l 的情况要求中央分隔带植株的高度最高，即中央分隔带的该植株位于凹形曲 线的最低点，丽相向行驶的车辆分别位于该点纵向距离相等的位置。根据人 能感觉到的眩光的最大纵距为1 2 0 m ，a 1 情况两车的纵距为1 2 0 m 。由图4 的 几何关系可以得到下面的公式： h = ( h 。+ h 。) 2 ( 公式七) ，h l 表示车辆前照灯的高度，h 2 表示驾驶员视线高度， h 表示中央分隔带植株的高度。 表1 0 汽车驾驶员视线高度的调查值( 周一鸣，毛恩荣，1 9 9 9 ) 旦曼堕! q ! 迪璺婴型幽曼笪堂堂堑丝壁垒! 塑! 迪! ! 尘堂望：! ! g 堕 车型驾驶员视线高度( m ) 凸形竖曲线防眩植物高度 在凸形竖曲线路段，驾驶员可以在一定范围从较低的角度看到对向车| j 照灯的眩光，随着两车驶近，视线上移，眩光才能被中央分隔带的植物遮挡。 所以在凸形竖曲线路段应该加强植株下部空间的遮光作用，比如在灌木下层 栽种较高地被植物，或者借助工程设施，消除眩光的影响。其设置的范围至 少为凸形竖蓝线顶部两侧各1 2 0 m ，这是因为平直路段两车感觉不到眩光的两 车最小纵距为1 2 0 m 左右，而汽车远照灯光的照距也是1 2 0 m 左右。 表11 汽车前照灯高度的调查值 t a b l e l1t h es u r v e yn u m b e r o f t h eh e i g h to f f r o n tl i g h to f a u t o m o b i l e s 车型前灯中心距离地面高度( m ) 三、视知觉因子对高速公路植物配置的影响研究 高速公路中央分隔带植株间距的确定不仅受到高速公路线形的限定，还 要受到人的视觉特征，驾驶员的个体因素，驾驶员对眩光的允许程度等多方 面不确定因素的影响，所以高速公路中央分隔带最佳的植株f 刚距是很难确定 的。同样，中央分隔带的植株高度也与车辆的前照灯的高度，驾驶员视线高 度，前照灯的最小几何可见角、前照灯配光性能、安装瞄准状况、道路状况 和车辆组合等不确定因索有关；而且现阶段卡车驾驶员的视线高度不断增 高，小车驾驶员的视线高度有逐渐降低的趋势。所以，我们要想让高速公路 中央分隔带的檀物达到良好的防眩效果，除了进行上面分析以外。还要进行 多方面影响因素的分析，并且根据各路段实际情况进行总结分析，才能让高 速公路中央分隔带的植物真正发挥其防眩功能。 表1 2 不同车辆组合时的植株最小高度( 理论值) t a b l e 1 2t h eh e i g h to f p l a n tw i t hv a t 7a u t o m o b i l ec o m p o u n d i n $ 超车道主车道植株高度( m ) ( 四) 视知觉的预测性对高速公路植物配置的影响 驾驶员在驾驶的过程中，除了依靠眼睛的生理功能搜索自己前进的方向、 路线、位置，以及自己所处的环境，来判断自己周边的情况，确定自己的安 全位置以外，还要随时根据自己以往的经验进行下一步的预测，并在很大程 度上依靠自己的预测指令进行下一步操作。尤其对于驾驶员而言，这种情况 表现更为明显，因为驾驶员在高速公路驾车行驶的过程是一个要求驾驶员要 在很短的时间内做出对大量涌入大脑的信息进行分析加工的过程。而驾驶员 往往只会对那些对跟自己常规思维反差比较大，或者在某一方面表现比较突 出的事物发生兴趣，并表现出格外注意以外，其它的事物只是根据以往的知 识和经验进行预测。但这种预测有时会受到一些意想不到的情景所欺骗，结 果导致与驾驶员意想不到的结果发生。下面就几个实例进行分析，并提出在 相应位置植物配置方面的对策。 1 交通事故案例 ( 1 ) 案例一 地点：漳龙高速公路适中至和溪段隧道 事故情况：b 线和溪匝道地段，通车当日7 时就发生一起大型货车翻车事 故，之后在该路段事故连连，至当日2 1 时，已经发生翻车事故5 起，另有5 部大型货车失控，当日2 3 时即关闭通行。之后数日，该路段时关时开，结 姿里查些奎兰堡主量垡堡墨 果又发生事故6 起。 事故原因： 连续长坡后急转弯。该路段连续下长坡1 4 k m ，落差较大，坡度较大。前 段3 公里坡度约为1 5 。中间段4 公里坡度约为3 ，后段5 公星的坡度 约为5 一5 ，5 ，坡底和溪匝道向右急转弯回转2 7 0 度，弯道半径仅仅3 0 米。根据对肇事驾驶员的调查，他们多数都不熟悉这里的路况，而且这罩周 边的景物并没有清晰的指示这里公路线形的变化，他们一般都是根据自己以 往的经验进行预测这里的道路线形。根据平常的经验具有下坡的道路一般它 的平曲线的曲度都是比较大的，所以肇事驾驶员一般都是挂4 档或者5 档的 高速档下坡，车速开始时保持在每小时6 0 公里，随着坡度越来越大，距离 越来越长，车速越来越快，驾驶员需要频繁地使用刹车减速，由于是重型车， 所以刹车性能下降幅度很大。当车行驶距离匝道5 0 0 m 一8 0 0 m 地段时，车速一 般以达到每小时8 0 公里至1 0 0 公里，驾驶员却突然发现主线路障标志，在 极度惊恐之余，猛踩刹车，此时制动效果已经十分有限，有的还使制动蹄彀 爆裂，于是车辆在1 0 秽内即到了匝道前，由于匝道转弯半径比较小，在强 大的车辆惯性和离心力的作用下，车辆向左侧翻至防撞栏外的绿化地内，造 成事故，个别侥幸驶过匝道的，则从收费亭冲了出去，有的车辆则冲开主线 路障，继续往主线方向行驶。冲出主线路障的车辆，大部分在最后的2 0 0 米 上坡停止。 在对驾驶员的调查中我们发现一个不争的事实，就是多数的驾驶员都没 有辨清前方的道路线形，而是通过不合实际的预测发出操作指令的。 ( 2 ) 案例二 地点：沈大高速公路后盐收费口( 盂祥海，2 0 0 0 ) 地点基本情况：后盐收费口位于沈大高速公路最南端，是进出大连的门户。 该收费口南北各有广场一处，南北广场又分别被道路中线分隔成两部分。目 前收费口进出的平均日交通量约为1 0 0 0 0 辆日。近5 年来，该收费口共发 生成灾事故8 7 起，死亡2 人，伤1 2 人，其中重大、特大事故1 l 起，直接 经济损失1 0 9 3 万元。 图1 9 后盐收费口北侧道路平面示意图 f i g u r e1 91 1 1 ep l a no f h o u y a nt a l ls t a t i o na n d t h er o a do nn o r t ho f i t 事故组成情况分析 三、视知觉园子对高速公路植物配置的影响研究 分析8 7 起交通事故的原因，对事故档案记录的统计结果为：制动失效 4 1 起，占4 7 1 ；超速行驶1 6 起，占1 8 4 9 ；疏忽大意1 0 起，占1 1 5 ：其他事故2 0 起，占2 3 0 9 。发生事故的驾驶人员当中首次经过该收费 口的占6 0 。按照进出口分类：出口发生事故7 6 起，占8 7 4 ；进口发生 l l 起，占1 2 6 ，死亡和伤人事故全部发生在出口。 道路线形情况分析 该收费口设在纵坡为3 2 8 的下坡路段上，北高南低，收费口以北2 k m 路段平面线形为反向曲线( 如图1 9 所示) 。 收费口以北1 5 公里植物配量现状分析 收费口以北