林文濤，劉瑋琳

(青島理工大學 管理工程學院,山東 青島 266520)

0 引言

隨著改革開放以來中國建筑業(yè)的粗放發(fā)展，建筑業(yè)不斷龐大的同時，安全問題也日益凸顯。據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部[1](下文稱住建部)對2017年、2018年和2019年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全國發(fā)生房屋市政工程生產安全事故呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢。人的不安全行為是事故發(fā)生的主要原因[2]。Haslam等[3]曾對100起建筑安全事故進行研究，發(fā)現(xiàn)高達49例安全事故是由工人的不安全行為造成的，因此，提升人的安全意識尤為重要。安全標志是向作業(yè)人員傳遞工作場所或周圍環(huán)境危險狀況的工具，是施工現(xiàn)場提高人員安全意識的重要途徑，而安全標志的有效性卻難以保證，對此Hare等[4]等人對115個安全標志進行了檢測，結果發(fā)現(xiàn)有25個安全標志的率低于美國工業(yè)安全協(xié)會 (American Society for Industrial Security,ASIS)規(guī)定的85%理解標準。為了探究安全標志對人的作用機理，在影響建筑安全標志發(fā)揮作用的影響因素上，許多國內外學者進行了研究。如Chen等[5]認為安全標志的設計應包含五個主要因素，位置、尺寸、安全色、對比度和樣式，研究發(fā)現(xiàn)，紅色和圖畫內容可以讓用戶更快地識別安全標志。Michael等[6]認為影響圖標發(fā)揮作用的三個主要因素是圖標的顏色，擺放的位置和圖標的形狀，通過實驗表明向下的三角形會更適合作為圖標的形狀。Curt等[7]通過對安全標語的分級排序研究，發(fā)現(xiàn)高危險詞匯更容易引起用戶的注意。再次，為了更好地了解人們對于安全標志的理解程度，國內外許多學者將各類設備及思想融入研究之中，并取得了很好的研究效果。Mei等[8]利用建筑物的BIM模型自動確定“安全出口”標志的方向，為開發(fā)智能動態(tài)出口提供了研究基礎。Annie等[9]對23名香港地區(qū)工人進行了可理解性實驗，發(fā)現(xiàn)安全標志的內容與實際的貼合程度會正面影響使用者的理解程度。對于安全標志的理解性測試，Duarte等[10]對成年就業(yè)者、學生和腦癱患者分別進行了可理解性實驗，結果表明三組成員對于安全標志的理解程度無顯著差異且對絕大多數(shù)的安全標志的理解都達不到 國際標準化組織(International organization for Standar-dization，ISO)可理解性標準。

安全標志主要作用是傳遞視覺信息，而基于人因工程學的眼動實驗是研究用戶對外界刺激作出規(guī)律性反應的不二利器。相比受限于用戶個人理解水平的訪談問卷等形式，眼動數(shù)據(jù)客觀真實的反映用戶心理狀態(tài)，大概率避免了其主觀情緒對研究的影響[11]。20世紀80年代國內對于眼動追蹤技術展開研究，特別從2007年到2015年論文發(fā)表數(shù)量才有整體大幅度增長[12]。目前眼動追蹤技術的應用領域主要以學生為主體的教育、廣告設計等消費領域為主[13]。雖然在建筑業(yè)的研究僅次于美國，位居世界第二，但是相較于其他行業(yè)，在建筑業(yè)的應用極少[14]。

綜合前人的研究成果，安全標志可以作為性價比較高的建筑施工安全管理手段，但由于參與施工的人員眾多，文化背景差異大，加之施工現(xiàn)場環(huán)境復雜等因素的綜合影響，現(xiàn)有的安全標志設計形式還存在著相當大的理解偏差問題。前人研究多集中于安全標志的對比度、位置、尺寸和樣式等，但是對于安全標志的內容模糊程度和文字輔助的作用研究甚少，安全標志的內容是所傳遞信息的最直觀表達，其模糊程度會對觀察者理解標志傳達的信息產生很大的影響。文字和圖像是傳遞信息的兩種方式，由于各國語言差異，文字被用作輔助安全標志進行信息傳遞，輔助作用的強弱有待考究。故將圖標模糊度和文字輔助兩因素作為研究重點，借此研究安全標志的有效性，優(yōu)化建筑施工安全標志，提高標志的信息傳遞效率，加強工人安全意識。

1 研究方法

1.1 實驗設計

本文采用雙因素被試內重復實驗設計，實驗分“理解實驗”和“習慣實驗”兩部分。“理解實驗”即為探究觀察者正確理解安全標志所進行的眼動實驗?！傲晳T實驗”是指探究觀察者觀察安全標志時的視覺規(guī)律，提出安全標志的優(yōu)化重點。實驗自變量水平為2×2，即：“模糊度”(清晰，模糊)ד文字輔助”(有文字輔助，無文字輔助)，因變量為表征觀察者認知努力程度的眼動指標，如眼跳次數(shù)，注視點個數(shù)，注視時間等。

1.2 實驗設備

實驗設備為RED型桌面遙測式眼動追蹤系統(tǒng)(SMI公司)。采樣頻率為500 Hz，跟蹤分辨率為0.03°。硬件包括DELL M4800型工作站，DELL 22英寸P2213型圖像顯示器，及紅外追蹤組件。

1.3 實驗被試

實驗被試來源于青島理工大學管理工程學院研究生、本科生及教師共計36人，比例為13∶4∶1。男女比例17：19。所有被試雙眼矯正視力正常，非色弱、色盲等眼疾患者。

1.4 實驗材料

理解實驗的實驗刺激見表1，習慣實驗的實驗刺激在表1的基礎上加以文字輔助。實驗所需刺激統(tǒng)一采用白色標志底色，統(tǒng)一尺寸。標志形狀與顏色符合安全標志國家標準的要求。

《安全標志及其使用導則》中對于安全標志給予了明確的定義：“用以表達特定安全信息的標志，由圖形符號、安全色、幾何形狀或文字構成[15]?！逼渲邪踩譃樗念?，即紅、黃、藍和綠，這四類安全色分別對應禁止標志、警告標志、指令標志和提示標志。據(jù)住建部于2017、2018和2019年發(fā)布的“房屋市政工程生產安全事故情況通報”的結果顯示，事故發(fā)生率排名前三的安全事故種類分別是高處墜落事故、物體打擊事故和坍塌事故，而且這三類事故發(fā)生率總和高達75%左右。基于此，本文的實驗變量覆蓋了四類安全色，并在《安全標志及其使用導則》中選擇了適用于上述三類施工現(xiàn)場安全事故的八個安全標志為實驗刺激，序號Q1-Q4為模糊度低的實驗刺激，序號M1-M4為模糊度較高的實驗刺激。

表1 眼動實驗刺激統(tǒng)計表

2 分析結果

2.1 注視時間、注視點個數(shù)

注視時間，指觀察者閱讀時目光在某一刺激上停留的時間，受材料難度、個體視知覺廣度和知識經(jīng)驗的影響。對于注視時間：模糊度和有無文字輔助交互作用顯著[F=0.311,P<0.001 ，η2=0.362]。對于注視點個數(shù)：模糊度和有無文字輔助交互作用顯著[F=13.22,P<0.001，η2=0.292]，故進一步進行簡單效應分析。注視時間(A)與注視點個數(shù)(B)的成對比較結果見表2和表3。

從表2可以看出：干預組有無文字輔助對照組模糊度均有顯著影響作用，且模糊度不同時，平均注視時間和注視點個數(shù)組內均有顯著性差異。由此可見，模糊度實驗變量選擇有效。另外，A、B的標準誤差較小，證明數(shù)據(jù)集中在平均值附近，各組平均值差值數(shù)據(jù)有效。有文字輔助的情況下，模糊度低對比模糊度高的圖標，被試識別時間縮短了568 ms，而在無文字輔助的情況下該值為2540 ms，由此可得兩個結論：(1)被試理解模糊度較低的安全標識效率更高。(2)文字輔助可以縮小由模糊度引起的安全標志認知差異。

表3顯示：在模糊度作為干預組，有無文字輔助作為對照組的情況下，干預組對對照組有顯著的影響作用。在平均注視時間上具體表現(xiàn)為：同為清晰的安全標志，在有文字輔助的作用下可縮短1474 ms的平均注視時間，模糊的安全標志此值為3419 ms。在注視點個數(shù)上具體表現(xiàn)為：同為清晰的安全標志，在有文字輔助的作用下可減少5.1個注視點，模糊的安全標志此值為10.4個。由此可得結論：清晰的安全標志可以顯著縮短工人的認知時間，減少工人的認知努力水平，提高認知效率。

表2 模糊度水平上的文字輔助因素多重比較分析結果

表3 文字輔助水平上的模糊度因素多重比較分析結果

2.2 圖標理解率

“理解實驗”最主要的目的就是確認現(xiàn)有圖標設計的合理性，本實驗以ISO 9186 1：2014規(guī)定的圖標理解率為評分標準，邀請三位專家對被試的回答進行評分。

實驗刺激M1-M4的被試綜合理解率低于ISO標準所規(guī)定的75%標準，而觀察者對Q1-Q4的實驗刺激理解率整體合格。工人對于模糊度較高的安全標志的學習和認識不足，急需加強安全教育。另外，依照安全標志類別順序進行理解率排序，模糊度低的圖標與模糊度高的圖標并不一致，說明安全標志的類別對工人的理解率不產生實質影響作用。

2.3 首次注視區(qū)域、眼跳次數(shù)

實驗中實驗刺激可細分為兩個區(qū)域，即圖像區(qū)域和文字區(qū)域。首次注視區(qū)域代表用戶首次關注的實驗刺激的某個區(qū)域情況該指標可表征用戶對文字和圖像的感興趣情況。眼跳次數(shù)表示注視點由某一區(qū)域切換到另一區(qū)域的次數(shù)，可表示被試識別安全標志的認知努力程度，間接反映圖標設計的難易程度。對于首次注視區(qū)域：首次注視區(qū)域為圖的次數(shù)和首次注視區(qū)域為字的次數(shù)的平均值和標準差分別為6.7和1.66、1.3和1.66，說明被試對于文字和圖像的選擇性關注有顯著差異[F=82.9,P=0.000]。對于眼跳次數(shù)：被試對于模糊度低與模糊度高的兩類刺激的眼跳次數(shù)有顯著差異[F=12.12，P=0.002，η2=8.17]，模糊度高的眼跳次數(shù)比模糊度低的均值多0.7次。

圖1 首次注視區(qū)域分布圖

從圖1也可以明顯看出，首次注視區(qū)域為圖像的次數(shù)要遠超首次注視區(qū)域為文字，具體每類標志平均高出5.4次。初次觀察刺激時，圖像對被試的吸引力要高于文字。

3 討論

安全標志有指導工人行為的作用，其設計的合理性很大程度上影響了其作用的發(fā)揮。安全標志通過標志的設計傳遞信息，而人眼是獲取外界信息的重要途徑，故本文通過眼動實驗探究現(xiàn)有安全標志的設計合理性，通過眼動實驗獲得的客觀數(shù)據(jù)表征安全標志的有效性。

施工現(xiàn)場安全標志的模糊程度對觀察者的認知行為有顯著的影響，觀察者正確理解模糊度較高的安全標志要花費更多的興趣和努力。在“理解實驗”中，從平均注視時間、注視點個數(shù)的分析結果可知，觀察者要想正確理解模糊程度較高的安全標志，就要花費比模糊程度低的實驗刺激更多的注意力和時間。帶有文字輔助的實驗刺激可以被更快更準確地理解。通過圖標理解率的實驗結果可推知，目前工人對施工現(xiàn)場部分安全標志的理解情況達不到ISO標準的規(guī)定，這點與R.A.Haslam的研究結果吻合，故關于安全標志的教育、引導工作亟須進行，提高工人的安全意識才能有效地預防施工現(xiàn)場安全事故的發(fā)生。

在“習慣實驗”的實驗結果可以得知，圖像相比文字更容易吸引觀察者的注意，所以正確、合理的圖像設計可以大幅提升工人的理解效率，從而較早地發(fā)現(xiàn)危險的存在，有更多的時間避免或糾正不安全的行為。

4 結論

(1) 標志模糊度與觀察者正確識別時間成正比關系，為了降低施工現(xiàn)場安全標志的模糊性，應增加圖標出現(xiàn)的頻次，并定期組織工人學習相關知識。

(2) 圖像相比于文字更容易吸引觀察者的注意，簡明的圖案設計可提升安全標志信息傳遞的有效性。

(3) 工人對于施工現(xiàn)場的部分重要標志的理解率低于ISO標準，應大力培訓、教育以建立其安全知識體系。

(4) 文字輔助有助于縮小由模糊度引起的安全標志認知差異、減少工人付出的認知努力。