空間路線描繪：以大學(xué)生入學(xué)路線的心像地圖為例

應(yīng) 申，蘇俊如，劉之林，張雯博

(1.武漢大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，武漢 430079；2．武漢大學(xué) 地理信息系統(tǒng)教育部重點實驗室，武漢 430079)

日常生活中，人們因為各種任務(wù)在熟悉和不熟悉的環(huán)境中尋找下一個路(口)、尋找目的地，常需借助不同形式的地圖或者環(huán)境在腦中建立的心像地圖等。地圖是空間特征的象征性表示，認知地圖[1]被引入地理學(xué)，形成了心理地圖[2-3]，用來描述人們?nèi)绾卧诃h(huán)境中定位自己及其如何感知世界，腦中地圖、認知地圖、心像地圖、心理地圖的本質(zhì)和概念大致相同，只是表述不同[4]。心像地圖應(yīng)用于行為科學(xué)和心理學(xué)等多個學(xué)科，尤以地理學(xué)為甚[5-6]。將心像地圖與地理相結(jié)合，應(yīng)用于不同時期、不同尺度、不同階層對地理空間的描述和空間感知[3,7-8]，了解人們?nèi)绾慰创?、理解和解釋地理空間[9]。心像地圖是一種結(jié)合人們的日常生活、文化和社會的表現(xiàn)形式，也是涉及個人和集體社會價值觀的方式。各國學(xué)者一直通過讓人們畫出他們心中的地圖的方法，來研究和評價心像地圖形成、發(fā)展和作用以及不同國家人們的空間感。美國《生活化的地理：國家地理課程標(biāo)準(zhǔn)》公布后[10]，一批制圖學(xué)領(lǐng)域[11-12]、心理學(xué)領(lǐng)域、地理教學(xué)領(lǐng)域[13-14]的研究者豐富了心像地圖的理論與實踐，綜合國內(nèi)外對心像地圖的研究[15-16]，心像地圖主要應(yīng)用于地理教學(xué)[17]、區(qū)域認知、尋路任務(wù)[18]、城市形象感知[9,19]、移民決策[20]等多方面。

在空間認知的研究中常常需要借助心像地圖來表征空間認知能力，心像地圖繪制中，城市相關(guān)的心像地圖繪制主要基于Kevin Lynch[3]提出的五大城市意象元素，即路徑、節(jié)點、邊界、區(qū)域和地標(biāo)；在空間認知能力[21-23](主要涉及空間記憶能力、空間感知能力、心理旋轉(zhuǎn)能力和抽象推理能力等)的研究中常以心像地圖為手段，在心像地圖中以空間描述的方式進行實驗測試。空間描述主要為物體之間的空間關(guān)系或通過環(huán)境的路線，包括兩種主要視角：類似于查看地圖的勘測和類似于導(dǎo)航的路線，勘測描述使用外部參考框架(即相對于其他空間信息)和基本方向(北、南、東、西)以空中視角傳達空間信息；路線描述從第一人稱(以自我為中心)的角度傳達空間信息，使用內(nèi)在的參考框架(即相對觀察者)引導(dǎo)讀者進行想象的旅行，傳達關(guān)于地標(biāo)、距離和轉(zhuǎn)彎的信息[21,24]。在路線描述中常采用3種方式：路線描述的路線圖、地點描述的地點圖及混合路線描述[25-26]。路線描述指的是移動個體的位置和方向，地點描述指的是地點相對于彼此的位置，混合路線描述指的是環(huán)境中的視圖(地點描述)和環(huán)境中的移動(路線描述)的混合[25-26]?？梢酝ㄟ^路線描述的心理表征來考察其空間認知能力(心理旋轉(zhuǎn)能力、空間記憶能力等)的相關(guān)性[21]。

文中基于二維紙質(zhì)草圖的方法繪制心像地圖，以心像地圖的形式來表征被試者的空間認知能力，以開放性問題的方式讓被試者描述“家→學(xué)校(武漢)”的路線，考察被試者的空間感知能力和空間長時記憶能力在路線繪制方式、方位信息、地圖要素表達、途經(jīng)地點信息等路線描繪要素的具體體現(xiàn)，及基礎(chǔ)地理知識對路線理解的前后變化，定性和定量地分析被試者的共同特征和個體特征。

1 實驗設(shè)計和方法

1.1 試驗?zāi)康呐c設(shè)計

實驗通過地理和地圖基礎(chǔ)知識的介紹，讓被試者在介紹前后描述“家→學(xué)校(武漢)”的路線，了解被試者如何描繪路線、試圖發(fā)掘基本地理知識對路線理解的前后變化、揭示空間感知能力和空間長時記憶能力如何體現(xiàn)在繪制路線上。

實驗以二維紙質(zhì)草圖的方式，分為兩次測試，兩次測試題目相同，每次測試包括被試者的性別、籍貫等基本信息和測試題目信息，具體測試題目為：“我是如何從我的家鄉(xiāng)到武漢來的？請描述并畫圖從家出發(fā)后依次經(jīng)過的地方、地點、方位等等”。

文中主要考察被試者的空間感知能力和空間長時記憶能力，因“地理和地圖知識的介紹”為普及且非針對性的介紹，被試者空間記憶能力主要依賴日常經(jīng)驗積累。考察被試者的空間感知能力和空間長時記憶能力在路線繪制方式、方位信息、地圖要素表達、途經(jīng)地點信息等路線繪制要素中的具體體現(xiàn)(見圖1)。

本研究的心像地圖中路線描繪的基本要素參照Kevin Lynch提出的城市心像地圖要素和空間地理知識要素(地標(biāo)知識、路線知識和測繪知識)，提出文中的研究要素主要包括：節(jié)點(途經(jīng)地點)、區(qū)域(主要指省份)、邊界(主要包括省界和國界)和路線(將節(jié)點連接起來的線)，以及方位描述因素(指北針和相對方位)等(見圖2)。

1.2 被試者

被試者為大學(xué)新生，不具備大學(xué)專業(yè)知識，只具有小學(xué)和中學(xué)的地理知識，自愿參與測試，共收到101份反饋，有效草圖樣本97個。被試者都是中國學(xué)生，年齡在18～20歲之間，具有一致的年齡和知識背景，便于分析此類被試者的共同特征；被試者均為第一次參與此實驗。本次測試在教室中進行，以排除干擾因素，保證收集數(shù)據(jù)的可比性。

1.3 實驗方法

此次試驗采取二維紙質(zhì)草圖的形式分為兩次測試，分別在無任何提示的情況下、經(jīng)過一節(jié)課的地理和地圖基礎(chǔ)知識簡介后完成。兩次測試及“地理和地圖基礎(chǔ)知識的介紹”三者相互獨立，并在連續(xù)的3節(jié)課內(nèi)完成；“地理和地圖基礎(chǔ)知識介紹”是一個原有課程，是關(guān)于地理和地圖基礎(chǔ)知識的普及介紹，并無針對性介紹，被試者認為這只是一堂課，也未強調(diào)基礎(chǔ)知識與測試的關(guān)系；被試者亦不知道會有“第二次測試”；兩次測試均不參考其他資料(手機地圖等)。

圖1 認知實驗框架

二維紙質(zhì)草圖的形式相比較于文字或語言描述可以讓被試者更清楚、詳細地將腦中的地圖表現(xiàn)出來。因為繪圖可以根據(jù)被試者的愿望進行，從而尊重被試者在決定表示什么和如何表示方面的自主權(quán)。開放性試題重點在于培養(yǎng)學(xué)生思考問題的思路和策略，給予被試者充分的發(fā)揮空間，探求答案過程，而答案本身并沒有嚴(yán)格的對與錯、好與壞，開放性問題的結(jié)果未知，對結(jié)果不設(shè)驗證，如“我心中的地圖”是什么樣[27]。文中對調(diào)查結(jié)果進行多方面多維度的歸納、統(tǒng)計，并對個案剖析。

2 結(jié)果分析

通過對數(shù)據(jù)整理，被試者來自25省77市，對被試者的描述方式、地圖要素表達、途經(jīng)地點等結(jié)果統(tǒng)計分析，剖析被試者在全國尺度下的空間路線描述。

2.1 描述方式

被試者從全國各地出發(fā)到武漢上學(xué)，選擇的描述方式主要分為3種：文字描述、簡圖描述和方位圖描述(表1、圖2)。

3種描述方式匯總和對比可知(圖3)，在第一次測試時，73.20%(71/97)被試者選擇方位圖的描述方式；經(jīng)過地理和地圖知識理解后選擇方位圖描述增加到83.51%(81/97)，選擇簡圖描述方式的由23.71%(23/97)減少到12.37%(12/97)?？梢?，在經(jīng)過地理和地圖知識理解后，被試者增強了空間感知能力和知識疊加能力，更多的(83.51%)被試者傾向于以方位圖方式描述(圖3)。

表1 描述方式

被試者經(jīng)過地理和地圖基本知識理解后，轉(zhuǎn)變了原有的描述方式。被試者由原來的文字描述到方位圖描述(如被試者A的路線“廣西省隆安縣布泉鄉(xiāng)到武漢”)(圖4(a)和圖4(b))，反映出從形象交通的方式到地點、位置和方向的描述，更具有地理特征。被試者B的路線為“江西上饒到武漢”(圖4(c)和圖4(d))，其本身還是有較強的路線描述能力，已描述出距離和中間參考物等信息，在第二次測試中更是增加了面狀省區(qū)域以及兩地的地理行政從屬關(guān)系，反映出較強的空間記憶能力和知識疊加能力。描述方式改變的同時途經(jīng)要素的選擇也有所變化，被試者在第一次測試時注意力集中在家、機場、高速、河流這些節(jié)點(這與其選擇的交通方式有一定關(guān)系)，被試者更關(guān)注相對微觀的位置、身邊的地點；第二次測試時被試者列出了一些空間地點節(jié)點(省份、城市)，被試者增加了對相對宏觀位置的理解和描述。地理和地圖基礎(chǔ)知識的介紹對被試者產(chǎn)生了一定的影響，讓被試者對地理和地圖有一定了解，在原來基礎(chǔ)上增強甚至建立被試者的地圖描繪框架，體現(xiàn)出被試者的知識疊加能力。

圖2 描述方式的示例

圖3 各種路線的描述方式所占比例

2.2 地圖要素表達

根據(jù)被試者繪制的草圖發(fā)現(xiàn)，被試者在繪制路線時對地圖基本要素并不敏感。整體上，被試者的地圖要素表達能力較弱，指北針的繪制要稍強于圖例、比例尺的繪制，在繪圖時幾乎沒有被試者注意到繪制圖例和比例尺。兩次測試中共37名被試者繪制出絕對方位要素——指北針：第一次測試時有29名，第二次時有24名，兩次同時繪制指北針的被試者有16名。僅有2名被試者繪制了比例尺，其中1人繪制了圖例(見圖5)；這和草圖的示意性有一定的內(nèi)在關(guān)系，它不具備精確的方向和距離度量。

被試者C(圖5)本身具有較強的空間記憶能力和地圖要素表達能力，對地圖要素較敏感，第一次已繪制出指北針和比例尺，表達出現(xiàn)實距離和地圖中的距離的對應(yīng)關(guān)系，反映出較強的距離意識和空間感知能力；在第二次測試中更是增加了圖例，提供了明確的信息，描繪出入學(xué)路線中交通的上下關(guān)系。

2.3 方位描述

在繪制路線中的相對位置方面，有較多的被試者表現(xiàn)出空間的相對方位感和距離感：第一次測試時有72人繪制出相對方位，第二次增加到82人，兩次同時繪制出相對方位的有64人，可以看出日常地理經(jīng)驗積累對被試者會有較強的影響，被試者對地理位置分布和空間方位有一定了解。

圖4 兩個被試者的路線描述的兩次對比

圖5 路線描述中地圖基本要素的使用

在方位描述中，對表示空間方位的指北針和相對方位進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，兩次測試中繪制了指北針的被試者幾乎(第一次測試：89.66%，第二次測試：95.83%)都完成了相對位置的繪制(圖6)。能夠繪制指北針的被試者本身具有強烈的方向感，其空間定向能力突出，路線心像地圖描述時同時繪制出相對位置。而沒有繪制指北針只繪制出相對方位的被試者，都是默認“以上為北”，在此基礎(chǔ)上繪制路線圖，這受到了日?！吧媳毕履稀钡挠绊憽?/p>

圖6 前后兩次路線描述方式中的方位信息變化圖

被試者在繪制空間相對方位時，繪制地標(biāo)/參考物特征主要分為3種方式：①基于節(jié)點的方式；②基于區(qū)域的方式；③基于全國框架的方式(見表2)。

基于節(jié)點的空間相對方位表示方式：被試者的關(guān)注點在一個個節(jié)點，以“點帶線”的方式進行路線

表2 繪制空間方位的方式

描述，這種方式被試者家的位置距離武漢(或湖北省)遠近皆有。選擇此方式的被試者具有一定的方位感和空間記憶能力，能夠明確標(biāo)出路線中幾個關(guān)鍵地點的方位，但對地點的地理行政從屬關(guān)系并不敏感。

基于區(qū)域的相對方位表示方式：被試者繪制出了臨近的區(qū)域，關(guān)注點相對于基于節(jié)點的方式已經(jīng)“由點轉(zhuǎn)面”，以“面中含線”的方式進行路線描述，被試者以一個更大的視角了解和解釋其空間感，此類被試者家的位置一般在武漢(或湖北省)的臨近省份。選擇此方式的被試者具有較強方位感的同時，能夠明確標(biāo)出路線中幾個關(guān)鍵地點的方位和面狀省區(qū)域，以及兩地的行政從屬關(guān)系，反映出較強空間記憶能力。

基于全國框架的相對方位表示方式：被試者具有全國范圍的地理視野，在全國框架下以線的方式進行路線描述，具有較強的全局意識，此類被試者家的位置和武漢的距離一般較遠。選擇此方式的被試者對中國地理行政位置分布比較了解，明確中國的輪廓和邊界，同時具有較強的空間感知能力和空間記憶能力。

圖7 路線描述中的相對方位

2.4 途經(jīng)地點

15名被試者因在省內(nèi)，出發(fā)地與目的地兩地距離較近，其路線描繪一般只包含出發(fā)地和目的地兩個地點，此處重點對余下82個樣本的心像地圖的途經(jīng)地點數(shù)量、行政等級和交通方式進行統(tǒng)計分析。需說明的是途經(jīng)地點包含出發(fā)地和目的地(途經(jīng)地點≥2)，且家到必要樞紐中心和必要樞紐中心到學(xué)校(如離家最近火車站或機場)算作1個途經(jīng)地點，武漢市內(nèi)到學(xué)校為1個途經(jīng)地點，以圖8為例，被試者D繪制路線為“大慶市-哈爾濱(機場)-吉林-遼寧-河北-河南-武漢(機場)-學(xué)?！?，出現(xiàn)了7個地點，但文中描述為6個途經(jīng)地點，其中“大慶市-哈爾濱市”為1個途經(jīng)地點，“武漢(機場)- 學(xué)?！睘?個途經(jīng)地點。

圖8 基于節(jié)點的路線描述(被試者D的路線為“大慶市-哈爾濱(機場)-吉林-遼寧-河北-河南-武漢(機場)-學(xué)校”)

火車、飛機和自駕(被試者為乘車人，非駕駛員)3種不同交通方式的途經(jīng)點數(shù)量和途經(jīng)點的行政級別明顯不同(圖9)。選擇火車交通方式的被試者主要繪制3～5個途經(jīng)地點，被試者多以市為中間節(jié)點。被試者在旅途過程中通過火車報站、火車停站等方式被動或主動地獲得中間節(jié)點信息，使這種方式的路線描述中中間節(jié)點最多(圖9)，同時說明被試者具有較強的空間記憶能力。

選擇飛機交通方式的被試者主要繪制2～3個途經(jīng)地點，主要以省為中間節(jié)點。飛機的路線中，一方面起降點的突出性明顯；另一方面被試者獲取中間節(jié)點信息的機會較少，并不會有背景音的提醒，因此一般會繪制較少的途經(jīng)地點且為省(圖9)；路線描述時主要依靠被試者的記憶、經(jīng)驗和主動搜索路線獲取，途經(jīng)點較多的被試者明顯具有較強的空間記憶能力。

選擇自駕(被試者為乘車人，非駕駛員)交通方式的被試者多以市為中間節(jié)點，因沒有客觀存在的背景音提示，主要依靠被試者的記憶、經(jīng)驗、導(dǎo)航系統(tǒng)或主動搜索路線獲取，這類被試者對中間節(jié)點不是十分關(guān)注(圖9)。

圖9 3種交通方式中測試前后的途經(jīng)地點變化

3 分析討論

論文以繪制路線為任務(wù)，通過心像地圖的表達形式，探討大學(xué)新生的空間認知能力在繪制路線時的具體體現(xiàn)和基礎(chǔ)地理知識對路線理解的前后變化，分析被試者的共同特征和個體特征，對被試者選擇的描述方式、方位、途經(jīng)地點等進行分析，發(fā)現(xiàn)在路線描述時，地標(biāo)/參考物的選擇和空間范圍的微觀/宏觀結(jié)合等方面具有特殊意義。

3.1 路線描述中的地標(biāo)參考

在路線描述中，被試者會以地理要素為地標(biāo)，主要包括江、河、湖、海和山脈以及高速鐵路和建筑物等。

3.1.1 以自然地理要素為地標(biāo)

海洋和水系通常被作為國家或地區(qū)之間的邊界，在定位時具有重要意義[6]。長江和黃河發(fā)源于中國西部，貫穿20余省市，是一個重要的地理知識點。兩次測試中包括來自14個省(自治區(qū)直轄市)共22名被試者在選取定位地標(biāo)時繪制了長江和黃河，卻有著不同的原因：一類是被試者家在長江、黃河流經(jīng)和附近的省區(qū)市，如江西省、河南省、甘肅省、西藏自治區(qū)等區(qū)域(圖10(a))；另一類是被試者家距離武漢較遠，如黑龍江省、吉林省、新疆維吾爾自治區(qū)等區(qū)域，描述路線時結(jié)合全國地理框架進行(圖10(b))。這反映出具有重要意義的地理要素對被試者產(chǎn)生的影響和被試者對地理要素的選擇性。

圖10 中國內(nèi)以長江、黃河為參考的路線描述

渤海和南海分別是中國東部和南部的重要海域，渤海三面環(huán)陸與三省一市毗鄰，南海與我國5省相鄰。部分來自我國東北三省的被試者在繪制路線時，會選擇繪制渤海作為一個地標(biāo)參考物(圖10(b))；而部分中國南部的被試者會繪制南海作為地標(biāo)參考物(圖11(a))。甚至有被試者也會選擇東湖(武漢)作為目的地的地標(biāo)(圖11(b))。這種將面狀水系抽象作為參考的心像地圖繪制，反映了地理水系對被試者產(chǎn)生的影響和被試者描述路線時的全局觀。

被試者在繪制路線時地標(biāo)也會選擇沿途中的各種自然地理特征如戈壁灘、山脈等，如來自河南的被試者在繪制路線時以銅山、確山作為地標(biāo)參考(圖12(a))，來自新疆被試者會以戈壁灘、昆侖山脈、祁連山脈等作為地標(biāo)參考(圖12(b))，一方面被試者對沿途的自然地理要素有空間短時記憶能力，另一方面也反映了被試者累積的基本地理知識(空間長時記憶能力)在路線描述時提供了諸如名稱、區(qū)位的內(nèi)容。

3.1.2 以高速公路、建筑物為地標(biāo)

除自然地理要素外，在描述路線的心像地圖中，被試者也會大量采用高速鐵路、建筑物等作為地標(biāo)參考。測試中除湖北省內(nèi)的被試者外，有15.85%(13/82)的被試者通過自駕方式從家鄉(xiāng)到武漢，他們在描繪路線時會以“某高速”作為地標(biāo)，對從家出發(fā)的高速和途經(jīng)的高速有更多的關(guān)注和了解(圖13)。

重要的人文建筑作為城市的“代言”，在路徑的文字描述中作為途經(jīng)城市的代表被大量使用，如被試者某同學(xué)從衡陽到武漢的路線圖形中采用城市，而文字描述中以“岳陽樓”指代岳陽、以“黃鶴樓”指代武漢(圖14(b))；圖14(a)的被試者在乘火車從石家莊到武漢的路線描繪中，在利用“黃河、長江”水系要素作為全國框架描述后，更是利用“黃鶴樓、漢陽鐵廠”市內(nèi)典型建筑描繪路線。說明重要的人文建筑作為一個城市的代表在被試者腦中形成空間記憶，在空間路線描述中被喚起并使用。

圖11 路線描述以“江河湖?！睘閰⒖?/p>

圖12 路線描述以“山和戈壁”為參考

3.2 宏觀與微觀結(jié)合

被試者真正的出行多是汽車、火車或飛機等多種交通工具組合，一般分為3個階段：①從家出發(fā)地(村鎮(zhèn)、街道)到交通樞紐中心(火車站或者機場)，是被試者熟悉的地理環(huán)境(圖15(a)、15(b))；②從家鄉(xiāng)地的交通樞紐中心到武漢，此時距離較遠，被試者會選擇火車或者飛機，路線描述采用途經(jīng)的省或市(圖15(a)、15(b))；③從武漢的火車站或機場到學(xué)校，是市域內(nèi)的路線描述(圖15(b))。很明顯，此時表現(xiàn)出認知地圖的層級化特點，出現(xiàn)不同尺度的路線出現(xiàn)在一張圖上的現(xiàn)象(圖(15))，此時的路線描述就采用分段、尺度分級的特殊現(xiàn)象，這也是明顯的空間等級思維運用：局部、微觀的家鄉(xiāng)(或縣市)起點→宏觀的省市級途經(jīng)點→局部、微觀的目的地(武漢市內(nèi)車站或機場到學(xué)校)。這種微觀與宏觀相結(jié)合的空間路線描述可更清晰表達不同階段的路線信息，是空間能力表現(xiàn)的重要體現(xiàn)。在局部、微觀的家鄉(xiāng)(或縣市)起點描述中，由于被試者對“家”周圍環(huán)境較為了解，存在空間認知記憶反復(fù)疊加，路線描述和繪制較為詳細；而宏觀的省市級途經(jīng)點及目的地描述時，被試者由于對遙遠環(huán)境并不十分了解，沒有足夠的素材對這部分記憶來疊加，路線描述一般較為簡單。

圖13 路線描述以高速公路為參考

4 結(jié) 論

論文通過開放式問題，讓被試者通過繪制心像地圖描述其以非固定起始點(被試者的家鄉(xiāng))到固定終點(學(xué)校)的路線，定性和定量分析基本地理知識對路線理解的前后變化、被試者的空間認知能力在路線繪制方式、方位信息、地圖要素表達、途經(jīng)地點信息等路線繪制時的具體體現(xiàn)，剖析空間路線描述的共同特征和個體特征，發(fā)現(xiàn)：①交通方式的不同對路線描述、途經(jīng)要素的選擇及途經(jīng)地點數(shù)量產(chǎn)生重要影響。②被試者在空間路線描繪中，對地圖基本要素并不敏感，地圖意識并不十分不明確。③我國地域遼闊，有豐富的地理要素(山川河流海洋戈壁和人文建筑)對人認知記憶產(chǎn)生重要影響，是路線描繪過程中的重要標(biāo)志。④長距離的心像地圖描述會出現(xiàn)“等級思維”：局部(家、縣)-上層(市、省)-局部(武漢車站或機場)；和因熟悉程度不同形成的“詳-簡”結(jié)合的心像地圖：“出發(fā)地(詳)-路途中(簡)-目的地(簡)”。⑤對比地理和地圖知識的介紹前后的空間路線描述，方位圖更傾向于成為空間路線描述的主要方式，描述中相對位置的描述發(fā)生轉(zhuǎn)變，日常地理經(jīng)驗積累和中國平面地圖對被試者心像地圖的地理位置空間分布會有較強的影響。本研究基于路線開放式問題的心像地圖繪制來開展，未采用心理實驗的方式測試被試者的空間能力，同時缺少測試后的訪談，使其可為更好的分析空間路線描述提供思路。

圖14 路線描述以建筑為參考

圖15 路線描述中微觀與宏觀尺度結(jié)合