施工場地內(nèi)安全標(biāo)志位置的有效性研究及其應(yīng)用

鄭穎琇,陳 星,徐俞凱,劉孔科,何華剛*

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.武漢地鐵集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430070)

我國建筑施工安全事故頻發(fā)，僅2015年至2019年這五年間，全國共發(fā)生房屋市政工程生產(chǎn)安全事故3 275起，死亡3 840人，且逐年呈增長趨勢[1]。頻發(fā)的安全事故嚴(yán)重阻礙了建筑行業(yè)向高效益、高效率方向發(fā)展，同時也帶來了很多負(fù)面的社會影響。研究表明，施工人員的不安全行為是造成事故的主要原因[2-3]，并且不安全行為與個人的風(fēng)險感知能力密切相關(guān)[4]，而場所內(nèi)危險信號又是影響風(fēng)險感知能力的主要因素[5]。一般來說，施工場地內(nèi)主要采用布置安全標(biāo)志的方式傳達(dá)危險信號，但是目前我國許多建筑施工現(xiàn)場存在安全標(biāo)志布設(shè)不合理的現(xiàn)象[6-7]，使得危險信號傳達(dá)效果不佳。因此，提高場所內(nèi)危險信號的傳達(dá)效果成為亟需解決的問題，若能改善這一問題，可在一定程度上避免建筑施工安全事故的發(fā)生。

對于安全標(biāo)志的信息傳達(dá)效能問題研究最終可歸結(jié)于對安全標(biāo)志的可見性研究，已有不少學(xué)者在這方面取得了一些研究成果。如Filippidis等[8]從對象角度考慮提出了標(biāo)志可見性集水區(qū)(VCA)的概念，并提出了識別標(biāo)志可見性集水區(qū)的方法，但VCA范圍的定義僅涉及標(biāo)志可視性的物理方面，未考慮觀察者心理、生理方面對標(biāo)志可視性的影響。例如，作者對觀察者視野、注意力等生理特征進(jìn)行了最優(yōu)化假設(shè)；Xie等[9]建立了最大視距與觀察角度的函數(shù)關(guān)系，從而將VCA范圍描述為一個與標(biāo)志表面相切的圓形所定義的區(qū)域，更準(zhǔn)確地定義了標(biāo)志的可見性范圍，并要求參與研究實(shí)驗(yàn)人員的視力正常，但未考慮視野對觀察行為的影響；宋冰雪等[10]深化了Xie等[9]的研究過程，增加了多組對比實(shí)驗(yàn)，并且在實(shí)驗(yàn)過程中使用視野計(jì)來保證實(shí)驗(yàn)人員的正常視野范圍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)觀察距離隨偏移角的增加而呈非線性減少，最終可將導(dǎo)向標(biāo)志的可見域定性為橢圓形；Motamedi等[11]提出了一種標(biāo)志牌可視性分析和優(yōu)化系統(tǒng)，將建筑信息模型(BIM)與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)結(jié)合，用于模擬行人運(yùn)動并計(jì)算分析標(biāo)志牌的可見性和覆蓋率，從而實(shí)現(xiàn)了標(biāo)志牌的位置評估優(yōu)化，但模擬中的行人被假定注意力集中、視野(Fov)平等，不考慮視野的不同范圍。

在以上研究中，研究人員多從標(biāo)志角度考慮可見性區(qū)域，以優(yōu)化標(biāo)志整體布局為目的，這在一定程度上忽略或未充分考慮人的視力、視野等生理特征因素對標(biāo)志可見性區(qū)域的反向選擇。鑒于此，本文選擇施工場地內(nèi)常見的門架式安全標(biāo)志作為研究對象，從觀察者的角度出發(fā)，通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，探討了在觀察行為中安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域，并建立了有效布置區(qū)域函數(shù)，進(jìn)而將這一結(jié)果與BIM結(jié)合，計(jì)算并評價工程案例中安全標(biāo)志布置位置的有效性。

1 安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域

1.1 安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的概念

若安全標(biāo)志布置在某個觀察人員的視野范圍內(nèi)，并且安全標(biāo)志與人員之間的距離小于或等于最大視距，則安全標(biāo)志信息很容易被個人捕獲[12]。若安全標(biāo)志布置在大多數(shù)觀察人員的視野范圍內(nèi)且滿足視距要求，則安全標(biāo)志的可見性和有效性將大大提高。因此，本文提出安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的概念，將安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域定義為能夠滿足大部分人員有效觀察行為的安全標(biāo)志布置范圍。

1.2 安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的理論表示范圍

對于門架所在平面，不同路徑的人員能夠觀察到的區(qū)域不同。在能夠觀察到的區(qū)域內(nèi)，人眼對不同位置上的安全標(biāo)志的辨認(rèn)效果也不同[13]。另外，人員是否位于安全標(biāo)志的可見域內(nèi)是決定能否清楚辨認(rèn)安全標(biāo)志的關(guān)鍵因素[9]，安全標(biāo)志擺放的位置同樣也決定有多少已知路徑角度的人員能夠進(jìn)入其可見域。由此可知，安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域與觀察人員的路徑、視野和可見域有關(guān)。通過研究人員路徑與視野的關(guān)系、路徑角度與安全標(biāo)志可見域的關(guān)系，可以得出安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的理論表示范圍及視覺顯著性特點(diǎn)。

1.2.1 基于路徑的人員最佳觀察區(qū)域

人員在通過門架過程中，需要及時看清安全標(biāo)志，然后根據(jù)安全標(biāo)志傳達(dá)的信息內(nèi)容做出反應(yīng)，這就要求人員在視野范圍內(nèi)迅速搜尋到安全標(biāo)志且辨認(rèn)清楚。相關(guān)理論研究表明，在不同的視野范圍內(nèi)，人眼對物體的辨認(rèn)效果不同[14]。在本研究中，只考慮人員在平視狀態(tài)下短時間內(nèi)能夠辨認(rèn)清物體的視野范圍，即平視狀態(tài)下的最佳視區(qū)，具體空間范圍描述為：鉛垂方向上，標(biāo)準(zhǔn)視線以上10°、以下15°；水平方向上，標(biāo)準(zhǔn)視線左、右各20°。其中標(biāo)準(zhǔn)視線周圍3°以內(nèi)為中心視區(qū)，辨認(rèn)物體最清晰。

假設(shè)施工場地內(nèi)工人在進(jìn)出過程中始終保持面向門架的平視狀態(tài)，不考慮人員視力及注意力等生理因素的差異性，同時忽略場地內(nèi)環(huán)境因素對人員行走軌跡的影響，人員只以直線路徑進(jìn)出，并且保證人員的最佳視區(qū)與門架平面相交，由此人員路徑可來自平面174°方向范圍，圖1(a)中給出了人員通過門架時所有的可能路徑。其中，O點(diǎn)為門架位置；θ為路徑角度(與門架垂直的路徑角度為0°)；D為通過門架所需的路徑長度。

每個試圖通過門架的人員一定會在門架所在平面捕捉到一塊最佳觀察區(qū)域，也就是最佳視區(qū)與門架平面的相交區(qū)域，該區(qū)域會隨著路徑角度θ及路徑長度D的變化而發(fā)生變化。如圖1(b)所示，人員的平均眼高取1.568 m，在D×tan15°>1.568的條件下，人員1站在路徑角度θ=0°的位置時，其在門架平面上最易觀察的區(qū)域?yàn)镾，人員2站在路徑角度為θ的位置時，其在門架平面上最易觀察的區(qū)域?yàn)镾′。由此，人員以任意θ和D行走時，最佳觀察區(qū)域的縱軸bd與橫軸ef可由幾何關(guān)系表示如下：

圖1 人員路徑及最佳視區(qū)的空間范圍

bd=D×tan10°+min(D×tan15°,1.568)

(1)

ef=D×cosθ×[tan(θ+20°)-tan(θ-20°)]

(2)

式中：D為路徑長度(m);θ為路徑角度(°)。

由此，當(dāng)路徑長度為D時，考慮所有路徑角度的人員在門架平面上的最佳觀察區(qū)域，如圖2所示，不難看出，該區(qū)域有界且呈一個類橢圓形，其中縱軸長度不變，始終為bd，橫軸長度為

gh=D×cos3°×(tan23°+tan17°)

(3)

最佳觀察區(qū)域大小隨著D值的減小而減小。圖2中顏色的深淺表明了最佳觀察區(qū)域的顯著性強(qiáng)弱。在最佳觀察區(qū)域內(nèi)，不是所有位置都能被全部路徑上的人員清楚地觀察到，越靠近中心點(diǎn)O的位置越有利于所有人觀察，沿縱軸y方向延伸任意距離，都能被所有路徑上的人員觀察到，而沿橫軸x方向朝兩邊延伸，隨著延伸距離的增長，能夠觀察到相應(yīng)區(qū)域的人員數(shù)量會逐漸減少。

圖2 路徑長度為D時所有路徑角度的人員在門架平面上的最佳觀察區(qū)域

1.2.2 安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的邊界

由上述可知，即使安全標(biāo)志布置在全部人員的最佳觀察區(qū)域內(nèi)，也不一定能被大多數(shù)人觀察到。因此，需要在最佳觀察區(qū)域內(nèi)確定出安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域邊界，使得該邊界內(nèi)所包含的全部區(qū)域滿足大部分人的有效觀察行為。故本節(jié)根據(jù)人員路徑角度與安全標(biāo)志可見域之間的關(guān)系，探討安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的邊界信息。

對于安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的橫向邊界，可通過人員路徑角度與安全標(biāo)志可見域之間的關(guān)系確定。當(dāng)安全標(biāo)志尺寸一定時，位于任意路徑偏角θ、路徑距離為D的觀察者想要捕獲安全標(biāo)志上的信息，首先需要進(jìn)入該安全標(biāo)志的可見域內(nèi)[9]。如圖3所示，當(dāng)安全標(biāo)志中心點(diǎn)位于O點(diǎn)處，圓M即為安全標(biāo)志的可見域，則圓M的函數(shù)表達(dá)式為

圖3 安全標(biāo)志的可見域

(4)

式中:b為安全標(biāo)志上文字大小的一半；φ為觀察單個文字時的視角，取0.29°；x、y分別為當(dāng)安全標(biāo)志位于坐標(biāo)原點(diǎn)O時，安全標(biāo)志可見區(qū)域邊界上任意一點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)[9]。

假設(shè)人員在看見安全標(biāo)志的瞬間能夠正確辨認(rèn)(即忽略反應(yīng)時間和個人視力差異)，并且認(rèn)為位于中心點(diǎn)O處的安全標(biāo)志能夠被所有通過門架的人員觀察到。另外，安全標(biāo)志在所有路徑范圍內(nèi)能夠被75%以上的人員正確辨認(rèn)才算有效[15]。由角度關(guān)系可知，最多可不考慮46.5°路徑角度范圍的人員對安全標(biāo)志的可見性，則安全標(biāo)志最遠(yuǎn)可布置在O′處，其與O點(diǎn)的距離為L，此時安全標(biāo)志的可見域?yàn)镸′，根據(jù)幾何關(guān)系，可以得出：

(5)

由公式(5)可知，安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域的橫向邊界僅與安全標(biāo)志上文字大小有關(guān)，若給定文字大小，則可確定出安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的橫向邊界，即x≤|L|。

圖4 安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域

(6)

通過以上分析可知，安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的邊界僅與安全標(biāo)志上文字大小有關(guān)。此外，在本研究中假設(shè)所有門架上張貼的安全標(biāo)志尺寸及文字大小均與門架尺寸相匹配，符合《安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則》(GB 2084—2008)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。故在討論時不考慮門架的尺寸，認(rèn)為門架的尺寸范圍均在安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域內(nèi)。

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

為了驗(yàn)證提出的門架式安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的理論表示范圍，上述研究利用眼動實(shí)驗(yàn)，通過測定人員通過門架過程的眼動數(shù)據(jù)以及對安全標(biāo)志的正確辨識率，并通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明門架平面內(nèi)的視覺顯著性規(guī)律及視覺顯著區(qū)域邊界，進(jìn)而證明門架式安全標(biāo)志有效布置區(qū)域理論表示范圍的正確性。

由于實(shí)際施工場地內(nèi)干擾因素較多，本實(shí)驗(yàn)所采用的Tobii Pro Glasses 2眼動儀在室外復(fù)雜環(huán)境中采樣效果不佳，得到的數(shù)據(jù)可信度較低，可能會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較大的偏差。另外，已有研究證實(shí)基于照片的室內(nèi)模擬場景與現(xiàn)場實(shí)地的評價結(jié)果高度一致[16-17]。因此，本次實(shí)驗(yàn)選擇在室內(nèi)模擬現(xiàn)場實(shí)地場景,主要選擇施工場地內(nèi)常見的門架結(jié)構(gòu)作為實(shí)驗(yàn)素材，如鋼筋加工棚門架、安全通道出入口門架、配電房門架等，并采用圖片投影模式呈現(xiàn)。為了保證所選照片能夠真實(shí)地反映施工場地內(nèi)門架結(jié)構(gòu)，所有照片均在一天中的同一時間段內(nèi)進(jìn)行拍攝，盡量避免干擾因素的影響，拍攝高度為1.568 m左右，每個門架拍攝照片數(shù)量不少于5張，并篩選畫質(zhì)清晰、反映全面的照片作為本實(shí)驗(yàn)素材。實(shí)驗(yàn)中使用的安全標(biāo)志與門架尺寸相匹配，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。實(shí)驗(yàn)素材相關(guān)尺寸和人員的最大視距，見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)素材相關(guān)尺寸和人員的最大視距

根據(jù)胡祎程等[18]對安全標(biāo)志識別性受用戶因素影響的研究結(jié)論，本實(shí)驗(yàn)選取30名具有建筑施工短期實(shí)習(xí)經(jīng)歷的學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對象，在實(shí)驗(yàn)前向?qū)嶒?yàn)對象清楚講解實(shí)驗(yàn)的基本要求，要求實(shí)驗(yàn)對象在自然平和的心態(tài)下，以平視角度觀察放映的圖片，并在實(shí)驗(yàn)過程中保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境安靜和足夠照明。

為了更好地描述區(qū)域特性，同時也考慮到遮擋因素，以實(shí)驗(yàn)對角正向面對門架時的方位信息作為本實(shí)驗(yàn)的描述性方位，則共有5個方位表示，分別是：A(左中)、B(左上)、C(中上)、D(右上)、E(右中)。另外，根據(jù)前文對安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的理論推導(dǎo)，將門架平面劃分為兩個區(qū)域，其中區(qū)域1在有效區(qū)域內(nèi)，區(qū)域2在有效區(qū)域外，門架平面具體分區(qū)見圖5。在本實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為人員路徑角度以正對門架為0°，由于人員路徑和門架平面具有對稱性特點(diǎn)，因此僅考慮實(shí)驗(yàn)對象以0°、20°、60°、80°的路徑角度靠近門架投影的情況。

圖5 實(shí)驗(yàn)方案示意圖

具體實(shí)驗(yàn)開展主要分為兩個步驟：

(1) 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備。準(zhǔn)備兩組門架圖片，一組是將安全標(biāo)志分別布置在區(qū)域1內(nèi)的A1～E1位置，另一組是將安全標(biāo)志布置在區(qū)域2內(nèi)的A2～E2位置，在實(shí)驗(yàn)中兩組圖片穿插放映。

(2) 實(shí)驗(yàn)過程。每個實(shí)驗(yàn)對象佩戴Tobii Pro Glasses 2眼動儀，目光平視，自O(shè)點(diǎn)安全標(biāo)志的最大視距處出發(fā)，分別以0°、20°、60°、80°直線路徑角度朝門架投影行走，眼動儀記錄數(shù)據(jù)，同時通過問卷調(diào)查方式記錄人員對安全標(biāo)志的認(rèn)知信息。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。為了保證眼動實(shí)驗(yàn)的有效性，首先統(tǒng)計(jì)了實(shí)驗(yàn)對象對安全標(biāo)志的平均正確辨識率，見表2。其中，由于安全標(biāo)志布置位置及人員路徑具有對稱性，因此僅考慮門架最不利于觀察的一側(cè)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)者路徑角度為20°、60°和80°時，不考慮安全標(biāo)志布置在D和E位置上的情況。

由表2可知：一方面，隨著路徑角度的增大，實(shí)驗(yàn)對象對同一位置上的安全標(biāo)志的正確辨識率逐漸降低；另一方面，隨著安全標(biāo)志位置距離門架邊緣的距離越遠(yuǎn)，來自同一路徑角度的實(shí)驗(yàn)對象對安全標(biāo)志的正確辨識率逐漸降低。其中，當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象以正對門架的路徑行走時，對所有位置上的安全標(biāo)志的正確辨識率均較高；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象以60°的路徑角度行走時，對布置在A2、B2、C2位置上的安全標(biāo)志是不能正確辨識或不可見的；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象以80°的路徑角度行走時，安全標(biāo)志的正確辨識率≤75%，屬于無效辨識，因此路徑角度為80°的這一組眼動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無效。

表2 不同路徑角度和標(biāo)志位置條件下實(shí)驗(yàn)對象對安全標(biāo)志的平均正確辨識率

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)對象對安全標(biāo)志正確辨識率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對安全標(biāo)志正確辨識率≥75%的眼動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，主要選取注視次數(shù)、注視點(diǎn)首次進(jìn)入興趣區(qū)的時間、落在興趣區(qū)首個注視點(diǎn)的注視時間以及落在興趣區(qū)的總注視時間作為評價指標(biāo)，將安全標(biāo)志所在的區(qū)域設(shè)置為興趣區(qū)，利用熱點(diǎn)圖可視化分析采集到的眼動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到路徑角度為0°、安全標(biāo)志位于區(qū)域2條件下的眼動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)熱點(diǎn)圖(見圖6)。

熱點(diǎn)圖中紅色越深的位置代表實(shí)驗(yàn)對象在注視點(diǎn)停留的時間越長，綠色越淺的位置說明實(shí)驗(yàn)對象在注視點(diǎn)停留的時間越短。不難看出，紅色區(qū)域在圖6(c)中較集中，且顏色較深，而在其他圖中雖也有紅色區(qū)域，但相對分散，說明該位置的安全標(biāo)志易被關(guān)注。其他條件下眼動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)熱點(diǎn)圖的分析思路與此相同。

圖6 路徑角度為0°、安全標(biāo)志位于區(qū)域2條件下的眼動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)熱點(diǎn)圖

將30名實(shí)驗(yàn)對象在4個模擬場景中的眼動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出后取各項(xiàng)評價指標(biāo)的平均值，其結(jié)果見表3，并將上述4個眼動實(shí)驗(yàn)評價指標(biāo)數(shù)據(jù)繪制成曲線并進(jìn)行了對比分析，見圖7。

表3 眼動實(shí)驗(yàn)評價指標(biāo)數(shù)據(jù)匯總表

根據(jù)圖7中曲線可以分析出如下規(guī)律：

圖7 眼動實(shí)驗(yàn)評價指標(biāo)數(shù)據(jù)曲線

(1) 注視次數(shù)。隨著路徑角度的增大，注視次數(shù)逐漸減少；同一路徑角度時，實(shí)驗(yàn)對象在區(qū)域2的注視次數(shù)明顯少于區(qū)域1；當(dāng)路徑角度為0°時，C位置安全標(biāo)志的注視次數(shù)較多；當(dāng)路徑角度為20°、60°時，A、B位置安全標(biāo)志的注視次數(shù)較多。注視次數(shù)是表征位置視覺顯著性的一個指標(biāo)，注視次數(shù)越多，說明該區(qū)域越吸引人的注意[16]。因此，由注視次數(shù)可得到安全標(biāo)志布置位置的視覺顯著性排序?yàn)椋寒?dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為0°時，有C1>E1>A1>B1>D1=C2>A2=E2>D2>B2；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為20°時，有A1=B1>C1>A2>B2>C2；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為60°時，有A1=B1>C1。

(2) 注視點(diǎn)首次進(jìn)入興趣區(qū)的時間和落在興趣區(qū)的首個注視點(diǎn)的持續(xù)時間。注視點(diǎn)首次進(jìn)入興趣區(qū)的時間越短，或者落在興趣區(qū)的首個注視點(diǎn)的持續(xù)時間越短，說明興趣區(qū)越早被實(shí)驗(yàn)對象發(fā)現(xiàn)，即該位置視覺顯著性越高[19]。路徑角度越大，這兩個評價指標(biāo)值也越大；區(qū)域2的兩個評價指標(biāo)值均高于區(qū)域1；根據(jù)這兩個評價指標(biāo)，可得到安全標(biāo)志布置位置的視覺顯著性排序?yàn)椋寒?dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為0°時，有C1> A1=E1>B1=D1>C2>A2>E2>D2>B2；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為20°時，有A1>B1>C1>A2>B2>C2；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為60°時，有A1>B1>C1。

(3)興趣區(qū)內(nèi)的總注視時間。實(shí)驗(yàn)對象在興趣區(qū)內(nèi)的總注視時間越長，說明對該區(qū)域越感興趣。當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為60°時，各個位置安全標(biāo)志的總注視時間最短；區(qū)域1中安全標(biāo)志的總注視時間均高于區(qū)域2；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為0°時，C位置安全標(biāo)志的總注視時間最長，其次是A位置；當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為20°時，A、B位置安全標(biāo)志的總注視時間均較長；當(dāng)路徑角度為60°時，A位置安全標(biāo)志的總注視時間最長。

綜上分析結(jié)果來看，實(shí)驗(yàn)對象在同一路徑角度的條件下，區(qū)域1中安全標(biāo)志的視覺顯著性明顯高于區(qū)域2，隨著路徑角度的增大，各個位置安全標(biāo)志的視覺顯著性逐漸降低。另外，針對A、B、C 3個位置，還可得到如下3條規(guī)律：

(1) 當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為0°時，3個位置安全標(biāo)志的視覺顯著性排序?yàn)镃>A>B；

(2) 當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為20°時，3個位置安全標(biāo)志的視覺顯著性排序?yàn)锳>B>C；

(3) 當(dāng)實(shí)驗(yàn)對象路徑角度為60°時，3個位置安全標(biāo)志的視覺顯著性排序?yàn)锳>B>C。

現(xiàn)以灰度圖表征A、B、C 3個位置安全標(biāo)志的視覺顯著性，并將不同路徑角度的分析結(jié)果進(jìn)行疊加，如圖8所示。

圖8 A、B、C位置安全標(biāo)志的視覺顯著性疊加過程圖

由圖8可知，綜合考慮不同路徑角度的條件下，A、B、C 3個位置安全標(biāo)志的視覺顯著性排序?yàn)锳>C>B，由對稱性可推測出門架平面區(qū)域內(nèi)不同方位的視覺顯著性排序?yàn)锳=E>C>B=D，則該規(guī)律與安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的視覺顯著性規(guī)律相同，將門架平面區(qū)域內(nèi)的視覺顯著性相同的方位點(diǎn)進(jìn)行連線，所圍成的區(qū)域大致如圖9所示。

圖9 門架平面區(qū)域內(nèi)不同方位的視覺顯著性規(guī)律

另外，根據(jù)前文統(tǒng)計(jì)分析出的安全標(biāo)志正確辨識率可以推測出，在A1與A2、C1與C2位置之間存在一個邊界，邊界以內(nèi)區(qū)域可以使75%路徑角度的人員正確辨認(rèn)安全標(biāo)志，邊界輪廓也大致為視覺顯著性相同的方位點(diǎn)連線所構(gòu)成的形狀，該邊界內(nèi)所包含區(qū)域正是安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域。

3 案例應(yīng)用分析

根據(jù)上述研究結(jié)論中安全標(biāo)志有效布置區(qū)域的定義范圍，利用BIM技術(shù)對某一建筑施工現(xiàn)場的安全標(biāo)志布置情況依據(jù)規(guī)則進(jìn)行自動檢查，并提出優(yōu)化建議方案，從而提高場地內(nèi)門架式安全標(biāo)志的可見性。

本案例選擇的是武漢某一建筑工地，該建筑工地內(nèi)包括正在建設(shè)中的樓棟1#和2#，分別建設(shè)至8層和10層 ，另有一樓棟，已完成基坑開挖，正在進(jìn)行地板澆筑工作。該建筑施工場地內(nèi)基本配套設(shè)施齊全，共有6處出入口門架，均布置了安全標(biāo)志。

為了檢查該建筑施工場地內(nèi)門架式安全標(biāo)志布置位置的有效性，主要按照以下步驟在BIM中實(shí)施檢查。首先在Autodesk Revit中創(chuàng)建建筑施工場地的BIM模型，將場地內(nèi)門架式安全標(biāo)志位置按照現(xiàn)場實(shí)際情況布置在BIM模型中，安全標(biāo)志的尺寸設(shè)置大小需符合GB 2894—2008標(biāo)準(zhǔn)的要求，場地內(nèi)的門架上選擇5型或6型的安全標(biāo)志，工地入口處選擇6型或7型的安全標(biāo)志；然后借助C#語言在Visual Studio中編寫外部程序，并通過 API接入Revit中，從而實(shí)現(xiàn)門架式安全標(biāo)志布置位置的規(guī)范性自動檢查的應(yīng)用功能開發(fā)。對門架式安全標(biāo)志的規(guī)范性自動檢查流程主要包括4步：①補(bǔ)充參數(shù),即通過彈窗自行輸入安全標(biāo)志文字大小的值；②對象提取,即根據(jù)門架編碼自動遍歷所有門架模型并提取模型對象的屬性與幾何數(shù)據(jù)；③檢查計(jì)算,即利用提取到的對象數(shù)據(jù)計(jì)算出對應(yīng)的門架式安全標(biāo)志的有效布置區(qū)域范圍，并判斷已有安全標(biāo)志位置數(shù)據(jù)是否滿足該范圍；④檢查結(jié)果,即給出判斷結(jié)論及建議。

該建筑工地內(nèi)3處場景門架式安全標(biāo)志布置位置的有效性檢查結(jié)果，見圖10。

圖10 某建筑工地內(nèi)門架式安全標(biāo)志布置位置的有效性檢查結(jié)果

通過自動檢查可知，鋼筋加工棚的“注意安全”和“必須戴安全帽”安全標(biāo)志位于有效布置區(qū)域外，員工通道的“必須戴安全帽”安全標(biāo)志位于有效布置區(qū)域外，可按照紅色提示區(qū)域進(jìn)行調(diào)整，并且鑒于視覺顯著性規(guī)律，應(yīng)將重要的安全標(biāo)志盡量放置在中間位置。

4 結(jié) 論

本研究針對建筑施工場地內(nèi)門架式安全標(biāo)志，提出了有效布置區(qū)域的概念及理論表示范圍，并通過眼動實(shí)驗(yàn)對該范圍內(nèi)安全標(biāo)志的視覺顯著性進(jìn)行了驗(yàn)證。該研究結(jié)果可以幫助設(shè)計(jì)人員或施工人員在設(shè)計(jì)或施工中及時檢查門架式安全標(biāo)志布置位置的合理性，并對不合理的布置提供改進(jìn)思路，正如案例應(yīng)用中所示，這將可有效提高施工場地內(nèi)安全標(biāo)志布置的準(zhǔn)確性，并可在一定程度上減少事故的發(fā)生。