基于GIS的高校学生校园空间认知研究以阜阳师范大学学生为例

基于GIS的高校学生校园空间认知研究以阜阳师范大学学生为例

可以通过有意识地表示的空间属性来量化和分析的对象，一直是行为、地理、旅游等学科的研究重点。认知地图是该领域的主要方法，最早由Tolman于1948年提出，是存储于人的长时记忆中的对于外部世界及其属性的表达。研究认知地图差异，有利于了解居民的空间认知结构差异及活动特征，并且对城市规划和建设具有重要意义。蒋志杰通过研究南京大学学生地形认知与空间行为关系，发现地形认知同空间行为有明显的交互影响，熊鹏采用认知地图法分析了影响西安城市环境认知的各种因素，并对城市环境进行了评价；杨宇亮利用认知地图法展现了旅游者真实的文化景观感受；张春晖等通过认知地图调查，研究了游客的目的地空间认知序列。地理信息系统（GIS）是新兴的先进地理信息分析处理技术，其强大的空间分析功能为空间认知的深入研究提供了技术支持。高凡利用GIS技术研究了外籍游客的旅游认知地图；王茂军采用gis技术研究了社区尺度认知地图的扭曲。现以阜阳师范大学西湖校区为研究区域，通过对学生开展认知地图调查、校园空间活动问卷调查，获取学生空间认知意象数据、空间活动强度数据，对比研究不同类型学生空间认知差异及形成原因。利用GIS技术反演学生校园认知强度空间分布，并结合校园环境布局情况、学生活动特征研究学生校园认知分布规律。以期为中小尺度环境下的空间意向研究提供新思路。日本生动教育研究阜阳师范大学（以下简称阜师大）西湖校区位于安徽省阜阳市，华北平原腹地，东经115°78′-115°79′、北纬32°89′-32°90′，现有全日制在校生18000余人。西湖校区由东西两片区组成，西片区为宿舍区，东片区是西湖校区的主体区域，既包含宿舍区，也包含各类校园设施、功能齐全，能满足学生基本学习生活的需要，是本课题研究区，约47hm问卷调查及调查方法认知地图调查方法有照片法、绘制草图法、问卷调查、访谈法等，研究为准确获取学生对校园空间的综合认知情况，将问卷调查法与绘制草图法相结合，制定了全面系统的调查方案。同时，为了研究学生校园活动与空间认知的内在联系，课题组同时调查了学生对各校园设施的到访频率。研究从阜师大总务处获取校区地形图，并利用ArcGIS软件提取校园边界、道路、设施等要素，进行分层分类。根据调查需要，保留校园边界、出入口、道路网，隐藏校园设施、相关标注，形成调查底图。为提高调查结果的准确率，课题组先开展摸底调查实验，调查人员根据摸底调查实验中存在的问题，修正调查底图、问卷，改进调查方法，提升调查的实效。然后再根据调查方案，按步骤开展调查，前期为随机调查，后期则根据调查学生的类别及比重，有选择的开展调查，以保证各类别学生人数接近。最终共调查学生300人，有效问卷265份。数据处理和分析调查学生设施内部情况了解的信效度分析研究根据阜师大学生认知地图调查情况，统计整个样本学生对各设施的绘制数量、名称书写准确数量、位置绘制准确数量，并以此测算出各校园设施的绘图率、名称准确率、位置准确率，计算公式如下：式中，为调查学生中各设施绘制数量、名称准确数量、位置绘制准确数量，为有效样本总数，为绘图率、名称书写准确率、位置绘制准确率。调查学生对各设施的内部情况了解主要包含设施功能属性、受众人群、设施楼层数3个方面，采用德尔斐专家打分法确定3个方面因子的权重分别为0.5、0.3、0.2，研究根据被调查对象对各设施3个方面的具体描述，按照3个因子权重体系分别进行定量打分，总分为1，统计每个学生各设施3个因子分值之和并求均值，得到整个样本对各校园设施内部情况了解分值。研究以绘图率、名称书写准确率、位置绘制准确率、内部情况了解值作为学生校园环境空间认知的综合评价的4个因子，采用德尔斐专家打分法确定其因子权重分别为0.2、0.2、0.2、0.4，加权求和得到学生校园各设施空间认知强度值，计算公式如下：式中，f不同年度学生校园空间认知差异总体状况各年级学生校园空间认知差异分析为更准确的研究不同学龄段的学生校园认知差异，研究开展的认知地图调查覆盖了2015～2018级各个学龄段的学生，并为了更深入研究学生进入校园初期的空间认知变化，对2018级学生，分别在第一、二学期开展了两次调查，两次受调查学生皆为随机采样。将阜师大学生校园设施空间认知强度按照年级进行分类汇总，得到表1。结合表1，阜师大各年级学生校园空间认知整体上呈现年级越高、空间认知强度越高的现象，且大一阶段学生的空间认知增长幅度最快。具体来看，2018级学生第二学期的空间认知比第一学期全面提升，且提升幅度较大。2016级相对于2017级、2017级相对2018级，学生校园空间认知整体上仍有所提升，但提升幅度明显降低。2015级相对于2016级，学生的大部分校园设施空间认知强度提升很小，但实验楼、正行楼的空间认知强度仍有明显提升。经调查发现，2015级学生因需要撰写毕业论文，须经常去实验楼开展实验活动，故对实验楼的认知有所提高；因须办理各项毕业程序，到访正行楼次数增加，故正行楼的认知也有所提升。空间认知差异通过将文理科学生校园设施空间认知强度进行分类汇总，得到表2。结合表2，阜师大文理科学生大部分校园设施空间认知强度差异较小，存在较大差异的是文理科实验楼。文科学生一般实验课都在文科实验楼开展，很少到理科实验楼去，不少学生对理科实验楼内部情况毫无了解，故文科学生对理科实验楼的空间认知较低。同理，理科学生对文科实验楼的认知强度也较低。生空间认知差异多，男性因素显著通过将阜师大学生校园设施空间认知强度按照性别进行分类汇总，得到表3。结合表3，对于主教学楼、运动场、等大部分校园设施，阜师大男、女生的空间认知强度相近。但是对于实验楼、正行楼、食堂等少数设施，男女生空间认知有一定差异。经调查发现，阜师大女生无论是在学风上还是在团学活动方面都比男生要积极，其在教学楼、图书馆、实验楼、正行楼等设施的使用率上均高于男生。男女生在教学楼、图书馆的活动频率都处于较高水平，女生较男生活动频率更高，但其空间认知水平并不明显高于男生。而男女生在实验楼、正行楼的活动频率处于中下水平，女生较男生活动频率更高，其空间认知水平也明显高于男生。这说明，当学生活动频率在中下等水平区间递增时，其空间认知增速较快，当学生活动频率在高水平区间递增时，空间认知增速减慢。对于食堂，调查发现，阜师大女生更喜欢吃零食、叫外卖，在食堂就餐的频率低于男生，故对食堂的空间认知也低于男生。动相关性较高的校园设施，学生干部比非学生干部更强将阜师大学生校园设施空间认知数据按照是否学生干部进行分类汇总，得到表4。结合表4，对于与团学活动相关性高的校园设施，如主教学楼、实验楼、图书馆、正行楼、食堂等，学生干部的空间认知强度要明显高于非学生干部。对于与团学活动相关性低的校园设施，学生干部也不低于非学生干部。整体上，学生干部身份，会促进学生参加各类校园活动，这不仅能提升学生的校园空间认知，对于学生的能力、学习都有促进作用。基于高认知的空间认知通过采用学生的校园设施空间综合认知水平值为源数据，以各校园设施出入口、边界拐点、图形中心点为插值源点，利用ArcGIS的kriging插值模型，反演学生校园环境的空间认知情况，并利用ArcGIS中的Reclassify工具，按照[0,33%]、（33%,66%]、（66%,100%]3个认知强度区间，将插值图进行重分类，得到图1。利用ArcGIS地统计分析工具，测算各级别认知强度区域面积及占比，得到表5。结合图表，阜师大高认知区域覆盖宿舍区、食堂、主教学区、主运动区、图书馆等设施，整体连片。这些区域基本上承载了学生绝大部分的生活、学习、休闲活动，和学生联系最为紧密，总面积达到20.2hm阜师大学生整体空间认知强度分布呈明显的渐变规律，即以高强度区域为中心，向四周依次衰减，故中认知区域有南北两个区片，低认知区紧邻中认知区，且不与高认知区相连。阜师大校园内有4处广场游园，属于自发性的校园设施，1处在高认知区、2处位于中认知区、1处位于低认知区。西湖广场紧邻主楼、体育场及校园大门，是学生开展大部分学习生活活动的必由之地，故其认知强度很高。逸夫广场、书林广场位于学生到体育场、实验楼的路径上，受其影响，两广场的认知强度中等，而南秀园偏居南侧，且不位于学生开展学习生活活动的路径上，学生到访率低，其空间认知强度最低。这说明学生校园空间认知强度具有明显的空间辐射作用，处于学生主要活动路径上的设施，即使不是和学生联系紧密的功能性设施，其认知强度也会有所提升。通过ArcGIS的SpatialAnalystTools获取阜师大学生校园空间认知插值图的频率直方图（图2）。阜师大学生校园空间认知强度最低为18.96%，最高为93.46%，各分值段连续分布。高分值段分布稠密，中低分值段相对稀松，平均值为58.38%，说明阜师大学生对校园总体认知水平较高，阜师大西湖校园校园整体使用率高，布局较为合理。建立学生校园认知和校园活动回归分析模型研究对学生校园活动频率数据进行整理，建立校园各设施活动频率库，并计算出整个样本各校园设施平均活动率。应用ARCGIS软件kriging插值模型，以校园设施活动频率为源数据，插值反演得到学生校园活动强度分布图。将学生校园认知强度图与校园活动强度图进行空间叠加，均匀采集大量认知强度和活动强度数据对，利用SPSS软件建立学生校园认知和校园活动回归分析模型，如图3。阜师大学生校园空间认知和空间活动存在相关系数高达0.9224的二元一次函数关系，说明空间认知和空间强度存在紧密的内在联系。函数曲线整体上呈凸性，因变量（空间认知强度）增速由快变慢，自变量（空间活动强度）在中低值区域，曲线高于y=x线，自变量在高值区间时，曲线低于y=x线。当活动强度值小于41时，函数的斜率大于1，空间认知强度增速大于空间活动增速，空间活动效力最高。当活动强度值大于41且小于80时，函数曲线斜率小于1，空间认知强度增长速度小于空间活动强度，活动效力降低，但空间认知强度值仍高于活动强度值。当活动强度大于80时，空间活动强度增速大于空间认知强度增速，且空间活动强度值也大于空间认知强度值，活动效力较低。是否有空间认知通过采用GIS技术研究阜师大学生校园空间认知，得到结论如下。1.阜师大学生随着年级的增高，各类校园设施的认知强度也会不断提升。但在大一阶段的校园空间认知提升速度最快。对于不同年级阶段的学生，学生学习活动场所有所差异，个别校园设施的空间认知会有突增的现象。2.不同类型的学生因为其校园活动特征的差异，其校园空间认知也会有较大差异。文理科学生对对应的实验楼认知强度高，但对相关性不高的实验楼，认知强度低。女生对教学设施的空间认知要高于男生，这与女生整体学风要好于男生有关。学生干部的各类校园设施空间认知要高于非学生干部，团学活动有效的提升了学生的校园设施空间认知水平。当学生活动频率在中下等水平区间递增时，其空间认知增速较快，当学生活动频率在高水平区间递增时，空间认知增速减慢。3.阜师大学生整体空间认知呈明显的渐变规律，以宿舍区-主教学区为中心向四周扩散。对于学生活动自发性的校园设施，若处在学生主要校园活动路径上，其空间认知会明显增强。在校园建设规划中，将自发性校园设施合理地布局在学生