民生地圖認(rèn)知因素模型構(gòu)建和人群適合度評估

耿恬然,于江珮,譚仁春

(武漢市測繪研究院,湖北 武漢 430022)

0 引 言

民生地圖是以泛在國情數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,以地圖為載體向大眾傳播文化、歷史、事件、休閑娛樂和宏觀政策等信息。它的主要制圖目的是增強(qiáng)公眾對復(fù)雜問題的理解,滿足居民“學(xué)、知、吃、喝、玩、樂、行”的基本需求。隨著城市化的推進(jìn),民生地圖在我國越來越普及,在社會生活的各方面都發(fā)揮著重要作用。近年來國內(nèi)在地圖認(rèn)知方面的研究有很多,吳增紅,陳毓芬等(2010)對地圖學(xué)認(rèn)知實驗方法進(jìn)行了總結(jié),主要包括心物學(xué)方法、操作與提問測試法、眼動實驗法、出聲思維法、功能性磁共振成像以及將這些方法結(jié)合應(yīng)用的組合式方法[1];王夢娟在《地圖空間認(rèn)知的眼動研究》(2011)中,通過眼動實驗研究了空間能力和不同類型地圖對地理空間的不同表達(dá)模式對地理空間認(rèn)知的影響[2];鄭束蕾(2015)進(jìn)行了個性化地圖的認(rèn)知機(jī)理研究,通過問卷調(diào)查法構(gòu)建了個性化地圖認(rèn)知因素模型,并通過眼動實驗對個性化地圖認(rèn)知適合度評估方法進(jìn)行了驗證[3];王琨(2018)通過眼動追蹤實驗對在線制圖用戶的認(rèn)知特征與行為機(jī)制進(jìn)行了分析[4]。目前還沒有針對民生地圖進(jìn)行的認(rèn)知研究。地圖用戶的生理特征、知識背景、興趣偏好等存在個體差異,大腦對不同地圖要素的信息加工方式也有所不同,如果不了解人對民生地圖的感覺、知覺、思維、想象等一系列認(rèn)知過程、影響認(rèn)知過程的因素以及由其導(dǎo)致的認(rèn)知差異,就不可能從根本上提高民生地圖的可用性,民生地圖設(shè)計和表達(dá)的研究也難以進(jìn)行,因此本文進(jìn)行了民生地圖認(rèn)知因素的研究。

本文在地圖認(rèn)知相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上,利用問卷調(diào)查法,設(shè)計并發(fā)放了對民生地圖認(rèn)知因素進(jìn)行調(diào)查的問卷1和對地圖要素設(shè)計偏好進(jìn)行調(diào)查的問卷2,使用SPSS軟件通過多元統(tǒng)計分析方法對問卷調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析,構(gòu)建了民生地圖認(rèn)知因素模型、并針對某一特定人群進(jìn)行了地圖要素適合度評估。

1 理論基礎(chǔ)與方法體系

1.1 理論基礎(chǔ)

民生地圖認(rèn)知因素研究的理論基礎(chǔ)主要包括地圖感受論、地圖信息傳輸論、地圖空間認(rèn)知理論和認(rèn)知語境論。地圖感受論指出,視覺是人類在進(jìn)行地圖認(rèn)知時最重要的信息獲取通道。地圖感受研究主要包括視覺變量和視覺感受效果兩方面,六個基本的視覺變量包括:形狀、尺寸、方向、色彩、亮度和密度[5],視覺變量的不同會產(chǎn)生多種視覺感受效果,包括整體感、等級感、數(shù)量感、質(zhì)量感、動態(tài)感和立體感[6]。地圖信息傳輸論指出,地圖制圖者通過自己對制圖對象的認(rèn)識,將相關(guān)的概念轉(zhuǎn)化為地圖符號、通過地圖的形式傳達(dá)給用圖者,這說明地圖信息傳輸與制圖者和用圖者雙方的認(rèn)知特點、知識背景等都存在關(guān)系。地圖空間認(rèn)知理論指出,用戶在進(jìn)行空間認(rèn)知的過程中需要建立心象地圖。心象地圖指人通過多種手段獲取地理空間信息后,通過視覺思維過程在頭腦中建立起的關(guān)于空間的抽象替代物[7]。認(rèn)知語境論指出,認(rèn)知結(jié)果受認(rèn)知對象、認(rèn)知主體和認(rèn)知條件諸因素的影響,具有三者的屬性,任何認(rèn)知結(jié)果都是三者共同作用的產(chǎn)物[8]。

1.2 實驗分析方法

(1)問卷調(diào)查法

問卷調(diào)查法是社會調(diào)查中常用的一種方法,主要用于測量人的行為特征、態(tài)度、心理活動等。本文所使用的兩個問卷中,問卷1為李克特五分量表。李克特量表是評分加總式量表的一種,由圍繞某一主題的一組問題構(gòu)成,被調(diào)查者回答時會給每個問題一定的分?jǐn)?shù),通過計算量表的各題得分和總分的各個統(tǒng)計量,可得到被調(diào)查者對該主題某一維度的看法和對調(diào)查主題的綜合態(tài)度。李克特量表的尺度最常見的是五級量表[9]。問卷2為非量表問卷。

(2)多元統(tǒng)計分析法

本文用到的統(tǒng)計分析方法主要有信效度分析、描述性統(tǒng)計分析、雙變量相關(guān)性分析、因子分析、K個獨立樣本檢驗、聚類分析。描述性統(tǒng)計分析是對一組數(shù)據(jù)的各種特征進(jìn)行分析、從而描述測量樣本及其所代表的總體的各種特征,描述性統(tǒng)計分析的項目一般包括數(shù)據(jù)的集中趨勢、離散趨勢和分布情況。因子分析是對測量變量進(jìn)行降維、化簡的一種分析方法,可以將量表中的眾多因子綜合為少數(shù)幾個公因子,對原有測量變量信息進(jìn)行最大程度上的概括和解釋,從而揭示事物的本質(zhì)。K個獨立樣本檢驗是非參數(shù)檢驗的一種[10]。與參數(shù)檢驗相比,非參數(shù)檢驗對總體的分布形態(tài)沒有要求,因此使用范圍更加廣泛,K個獨立樣本檢驗中的克魯斯卡爾-沃利斯檢驗用于比較各獨立組的秩的平均值是否有顯著的差異。聚類分析就是把全體數(shù)據(jù)依據(jù)某種內(nèi)在結(jié)構(gòu)上的特征分為幾個相似組,每個組之內(nèi)的數(shù)據(jù)具有很大的相似性,各個組之間的數(shù)據(jù)具有很大的差異性[10]。

2 民生地圖認(rèn)知因素簡化與模型構(gòu)建

利用問卷調(diào)查法和多元統(tǒng)計分析進(jìn)行民生地圖認(rèn)知因素簡化與模型構(gòu)建,主要包括:影響民生地圖認(rèn)知的要素分析、民生地圖認(rèn)知因素初始模型的構(gòu)建、民生地圖認(rèn)知因素初始模型的檢驗與優(yōu)化、民生地圖認(rèn)知因素優(yōu)化模型的構(gòu)建。

2.1 影響民生地圖認(rèn)知的因素分析

根據(jù)認(rèn)知語境論,影響認(rèn)知的因素有認(rèn)知對象、認(rèn)知主體和認(rèn)知條件[8]。對民生地圖而言,認(rèn)知對象即民生地圖本身,認(rèn)知主體即地圖用戶、包括地圖用戶本身的各種屬性,認(rèn)知條件即使用民生地圖時的客觀條件。通過從這三個方面進(jìn)行分析歸納,最終確定了27個可能影響民生地圖認(rèn)知的因素。根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建出的民生地圖認(rèn)知因素初始模型如圖1所示。

圖1 民生地圖認(rèn)知因素初始模型

2.2 民生地圖認(rèn)知因素初始模型的檢驗與優(yōu)化

本文采取了李克特五分量表的形式設(shè)計了問卷1,通過27個不同的問題調(diào)查用戶對初始模型中影響民生地圖認(rèn)知的各個因素的重要性評價。問卷1設(shè)計編碼表如表1所示。

表1 問卷1設(shè)計編碼表

對搜集到的問卷進(jìn)行分析,先通過克隆巴赫Alpha系數(shù)、KMO和Bartlett球形檢驗對問卷信效度進(jìn)行檢驗。在確定問卷有較好的信效度后,通過描述性統(tǒng)計分析確定各要素對民生地圖的認(rèn)知是有一定影響的,在本問卷中每個問題得分平均值小于2.5表示反對,2.5-3.5表示中立,大于3.5表示贊同[10],均值大小代表變量的重要性,方差和標(biāo)準(zhǔn)差表示被試意見的分散程度。再進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析,確定各要素之間的相關(guān)性,很多變量之間都存在顯著的相關(guān)關(guān)系,說明有必要對變量進(jìn)行歸類化簡。最后通過因子分析提取公因子,因子分析總方差解釋表如表2所示。一般而言,累積方差解釋率達(dá)到60%以上比較理想[11],因此本文提取了7個公因子。

表2 總方差解釋(部分)

根據(jù)每個公因子所含變量對其命名,并將7個公因子進(jìn)一步歸類化簡,最終可以得到一個新的民生地圖認(rèn)知因素模型,民生地圖認(rèn)知因素優(yōu)化模型如圖2所示。

圖2 民生地圖認(rèn)知因素優(yōu)化模型

3 針對某一特定人群的民生地圖認(rèn)知適合度分析

一般而言,民生地圖的受眾非常廣泛,用戶屬性千變?nèi)f化,由地圖信息傳輸論可知,地圖的認(rèn)知結(jié)果是與用圖者自身的各種屬性息息相關(guān)的,因此如何根據(jù)用戶屬性設(shè)計出更適合某個群體的民生地圖就成了非常重要的問題,本文設(shè)計了問卷2試圖對這一問題提出解決方法。

3.1 問卷2的設(shè)計

問卷1已經(jīng)構(gòu)建出了民生地圖認(rèn)知因素模型,問卷2在問卷1的基礎(chǔ)上,選取幾個較為典型的變量作為認(rèn)知適合度評估指標(biāo)、被調(diào)查者需要選擇出自己最喜歡的要素設(shè)計類型,同時對問卷填寫者的用戶屬性進(jìn)行了調(diào)查。問卷2設(shè)計編碼表如表3所示。

表3 問卷2設(shè)計編碼表(部分)

3.2 問卷2調(diào)查結(jié)果分析

首先通過對問卷設(shè)計過程的描述對信效度進(jìn)行分析,再通過K個獨立樣本的檢驗確定問卷中的用戶屬性是否會對地圖要素的選擇產(chǎn)生影響。通過聚類分析可以按照用戶屬性的不同將用戶分為四類,以某一類用戶群體為研究對象,根據(jù)K個獨立樣本的檢驗結(jié)果可以確定對某一地圖要素的選擇有顯著影響的用戶屬性包括哪些,通過交叉表分析進(jìn)行單一用戶屬性與單一地圖要素的匹配,將地圖要素各變量出現(xiàn)的次數(shù)作為其與該用戶群體的匹配度[3],最終可以得到該群體的用戶屬性與所有地圖要素的匹配結(jié)果,如表4所示。

表4 Class 3用戶屬性與地圖要素的匹配(部分)

3.3 民生地圖的認(rèn)知適合度評估

選取三幅地圖(如圖3所示)作為認(rèn)知適合度評估的對象,選擇問卷2的某一群體作為認(rèn)知主體。根據(jù)問卷2的結(jié)果可以得到各民生地圖對各地圖要素指標(biāo)的匹配度,如表5所示。

表5 各民生地圖對指標(biāo)的匹配結(jié)果

圖3 參與認(rèn)知適合度評估的民生地圖

對匹配度進(jìn)行歸一化處理,將其作為各民生地圖對各地圖要素指標(biāo)的權(quán)重R[3],則:

根據(jù)問卷1因子分析的結(jié)果可以得到各因子的特征值,對其進(jìn)行歸一化處理,將結(jié)果作為各地圖要素指標(biāo)對總指標(biāo)的權(quán)重[3],記為W,則:

W=(0.756 0.089 0.155)

最終各民生地圖的認(rèn)知適合度記為Q,由線性加權(quán)法可得[3]:

Q=W×R=(0.252 0.329 0.418)

可以看到T1、T2、T3對Class3的認(rèn)知適合度分別為0.252、0.329、0.418,認(rèn)知適合度排序為T3>T2>T1。

4 結(jié) 論

本文研究了民生地圖認(rèn)知機(jī)理相關(guān)理論,在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了可能影響民生地圖認(rèn)知的因素、并構(gòu)建出民生地圖認(rèn)知因素初始模型;研究了民生地圖認(rèn)知機(jī)理實驗方法,包括問卷調(diào)查法和多元統(tǒng)計分析法;設(shè)計并發(fā)放了問卷1,對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析,從地圖用戶的視角出發(fā),對總結(jié)出的民生地圖認(rèn)知因素進(jìn)行驗證,并通過因子分析等方法對初始模型進(jìn)行改進(jìn)、構(gòu)建出民生地圖認(rèn)知因素優(yōu)化模型;設(shè)計并發(fā)放了問卷2,通過聚類分析、交叉匹配分析等方法,研究了如何針對某一群體進(jìn)行民生地圖認(rèn)知適合度評估。該研究對民生地圖認(rèn)知機(jī)理進(jìn)行了初步探索,明確了影響民生地圖認(rèn)知的因素,解決了如何根據(jù)用戶屬性進(jìn)行民生地圖適合度評估的問題,對提高民生地圖的可用性、更好地實現(xiàn)民生地圖的信息傳輸功能具有一定意義。