基于人機工程學原則的地震公共標志有效性評估與建議

彭麥福 王慧彥 劉曉嵐

防災科技學院,河北三河 065201

0 引言

隨著城市化進程的推進,城市人口規模不斷增大,在地震預報還是世界性難題的今天,地震的避防顯得更為重要(龍海云,2011)。近年來,受極端氣候等因素的影響,國內外許多城市遭受了重特大災害的侵襲,產生了巨大的人員傷亡和經濟損失(王慧彥等,2021)。應急避難場所標志的設置已成為城市發展中的重要支撐(唐紅亮等,2020)。人類視覺對于以數字、文本等形式存在的非形象化信息的直接感知能力遠遠落后于對于形象化視覺符號的理解(李華玥等,2022)。自20世紀80年代起,國際標準化組織(ISO)先后頒布了安全標識、安全色等標準(彭麥福,2017),中國地震局制定了《地震公共信息圖形符號與標志》(中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,2010),北京市地震局制定了《地震應急避難場所標志》(北京市質量技術監督局,2004),天津市地震局發布了《應急避難場所標志》(天津市質量技術監督局,2007)。但由于沒有統一規范,缺乏指向性(潘志華等,2021),標志本身的不足或應用過程中的問題,導致標志沒有完全發揮其應有作用,在使用過程中出現了較多問題(袁京鵬,2009)。因此,對現有的地震公共信息標志進行有效性評估,建立一套科學的評價方法,以指導地震信息標志的設計改良,提高標志的有效性,是非常有必要的一項重要工作。

1 人機工程學原則與標志設計

人機工程學是以人為核心,以系統設計觀為依據,分析研究人的生理、心理與產品及環境的相互作用,從而提升設計效果的理論和方法體系(陳國妃等,2022)?，F代人機工程學已發展成為一個多學科的交叉科學,包括醫學、生理學、心理學、解剖學、藝術學、工程學等多個領域(唐子惠,2022)。

標志設計領域的人機工程學最早由桑德斯、麥考密克等人提出,在其著作中詳細分析了信息傳遞中的相容性,包括空間相容性(相符性spatial compatibility)、物理相容性(相符性physical compatibility)、概念相容性(相符性conceptual compatibility)、一致性(standardization)、熟悉性(familiarity)等,并認為符合這些規律的標志將更容易被人理解(Sanders et al,2009)。其后又有學者開展了大量的實驗,總結出標志的理解率與相符性、熟悉性、一致性原則密切相關,進而得出標志設計越接近人機工程學原則,越容易被理解接受,甚至可以跨越不同的文化背景和不同的語言。研究者從不同角度對安全標志有效性方面進行了研究,并提出了多種安全標志理論模型,為全面評價安全標志有效性奠定了基礎(胡祎程,2014)。

物理相符性指標志圖像與所代表的實際物體和情景的相似程度; 概念相符性指標志圖像與所傳達的概念聯系的緊密程度; 一致性指標志與傳達類似信息的標志在形狀、顏色、圖像、方向等方面的一致程度; 熟悉性指用戶對標志圖像的熟悉程度(管少平等,2021)。

從已有的研究成果來看,在交通標志領域,針對標志圖形的人機工程學研究已經開展了大量的研究工作,為交通標志的設計應用提供了有力的支持。但目前針對地震公共信息標志的研究還非常少,鮮有學者結合人機工程學原則對地震公共信息標志開展研究,尤其缺少針對GB/T24362—2009(中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,2010)的人機工程學評估測試。由于此標準發布時間較早,通過前期的調查,發現該國標中的部分標志還存在不能被正確識別的問題,因此對現有的地震公共信息標志進行人機工程學原則測試,針對問題進行改良設計是非常有必要的。本研究的目標是評估我國現行國家標準中18個地震公共信息標志的有效性,以此探索標志理解度偏低的設計層面原因,進而依據人機工程學原則與受試者反饋對部分存在問題的標志展開研究,提出改良設計建議。

2 標志理解率與人機工程學原則評估測試

2.1 實驗要求

(1)測試對象。為確保測試數據科學性,在測試對象的選擇上充分考慮了不同年齡段、不同職業、不同的受教育程度等因素,抽取小學生20人,在校大學生50人,社區居民20人,樣本年齡分布從10歲至70歲。所有受試者需要滿足以下幾個基本條件:①無視覺障礙或視力疾病,視力或矯正視力正常,沒有色盲; ②在做本次測試之前確保沒有閱讀或接觸過本標準,沒有對地震公共信息標志符號進行學習; ③所有參加測試的人員確保之前沒有做過類似的測試實驗。滿足以上三個條件才能夠較好地保證測試的客觀性和準確性。

(2)實驗設計。實驗選用GB/T24362—2009《地震公共信息圖形符號與標志》(表1)作為測試的標志圖形,刪除標志符號的文本信息,受測者只能看到圖形符號。將標志制作成邊長為50cm的方形標牌,被測試者距離標志牌5～8m,保證正常視力者能夠清晰地看到圖形細節,同時又能看到標志全貌。整個測試實驗分為兩部分:第一部分為標志的理解性測試,主要測試標志圖形的信息傳達效果,受試者在看到標志后直接口頭回答出自己所理解的標志含義,測試員記錄回答內容; 第二部分為標志圖形的人機工程原則測試,主要測試熟悉度、物理相符性和概念相符性三部分。測試共用時4小時。

表1 地震公共信息圖形符號與標志

2.2 實驗過程

(1)實驗一:標志理解率測試。將18個標志制作成標志牌,標牌中只有圖形符號,不能存在任何提示性文字,由學生舉牌展示,參與測試的人員在看到標志后需要直接反饋標志的含義,被測試者需要在短時間內回答出自己所理解的標志含義,思考時長不能超過5秒,回答內容由記錄員如實記錄,記錄員不能給予任何提示,測試結束后,評分員根據回答者的回答內容對數據進行統計,判斷回答內容與標志含義之間的關聯度,并依據表2的評分標準打出分數,理解率實驗結束。

表2 標志理解率評分標準

(2)實驗二:人機工程學原則測試。將18個地震公共信息標志制作成問卷表格,發放給參與測試的人員,問卷中的標志圖形附帶準確的釋義,被測試的人員需要對這些標志從熟悉度、物理相符性、概念相符性三個方面進行評分,最高分10分,最低分1分。

熟悉度評分是對標志所描繪的圖像非常熟悉可以評10分,陌生或沒見過評1分,介于兩者之間評5～6分; 物理相符性評價主要測試標志圖形與被指物像的相似程度,如果標志圖形與實際物像相似或非常接近,受試者能夠直接判斷出標志所畫的物象,可以評10分,如果標志圖形與實際物像差別較大或并不相符,評1分; 概念相符性評價是指標志圖形與其所傳達含義的關聯度評價,標志圖形與其傳達的概念緊密關聯,受試者能夠通過標志圖形迅速聯想到此含義,可以評10分,相反,如果標志圖形不能讓被測試者感知到其所傳達的含義或聯想到其他含義,評價得分為1分。

測試結束后,綜合所得到的數據,計算80名被測試者對18個標志圖形得分的平均數,分別對理解率、熟悉度、形象相符性和概念相符性展開分析。

2.3 實驗結果

(1)地震公共信息圖形符號與標志的理解率。經過對測試數據的分析,發現推行使用已有13年的《地震公共信息圖形符號與標志》還存在著較大的問題。從測試所得到的具體數據中可以看出,各個標志符號的理解率存在較大差異,如表3所示,最高理解率為86%,最低理解率為0,從整體來看全部標志理解率的平均值為40%。

表3 標志理解率及人機工程學原則測試評分數據

按照國際標準化組織安全色和安全標志ISO 3864-3,200612標準(ISO,2006),標志理解率大于67%認為是可接受的水平,屬于合格標注。從測試結果(圖1)看,有5個標志圖形的理解率在67%～85%之間,另外有12個標志圖形的理解率小于50%,屬于難以被理解的標志。其中, “請勿破壞”和“不得人為震動”這兩個標志符號在測試的50人中沒有人的回答接近準確含義,理解率為0;“地震監測”的理解率為19%;“地震遺址地震遺跡”的理解率為26%;“應急停機坪”的理解率為15%;“不得有磁干擾”的理解率為27%;“不得有水源干擾”的理解率為9%;“不得有電場干擾”的理解率為6%;“安全建筑”的理解率為46%。從這一結果來看,這些標志符號均未能準確地反映出其指代的概念,存在表意不清、概念含混、信息傳遞鏈條斷裂的狀況。

圖1 標志理解率評估數據

(2)標志符號的人機工程學三要素分析。通過線性回歸分析,標志符號的理解率與“熟悉度、物理相符性、概念相符性”三個人機工程學設計原則有著緊密的關聯(圖2),數據顯示線性回歸P值遠小于0.001。其中, 標志圖形的物理相符性和概念相符性對標志理解率的影響最大,相關性系數分別為0.717和0.786,熟悉度與標志的理解率相關性系數為0.608。同時,從數據中也能夠看出標志的物理相符性、熟悉度和概念相符性三個原則之間也存在著緊密的聯系,物理相符性與熟悉度的關聯度系數為0.875,由此可以說明準確的物理形象描繪設計會提升人們對標志的理解; 物理相符性與概念相符性的關聯系數為0.968,可以理解為圖形的物象越準確越有利于概念的傳達; 熟悉度與概念相符性的關聯度系數為0.888,由此可以推斷,標志設計中采用人們普遍熟悉的圖形形象更容易準確表達相應含義。

圖2 標志相符性評估數據

3 標志圖形個體設計分析與建議

綜合實驗數據分析,并結合國際標準化組織(ISO)評估標準,發現現行的國家標準GB/T24362—2009《地震公共信息圖形符號與標志》中,僅有6個標志達到了合格水平(可以接受水平為67%)。同時,熟悉度、物理相符性和概念相符性三個人機工程學原則直接作用于標志符號的理解率,數據顯示其相關性P<0.001。其中, 概念相符性和物理相符性會直接影響標志的理解,對標志圖形的理解起決定性作用。熟悉度對標志理解率的影響也很大,但熟悉度具有一定的局限性,不同領域的人群認知會產生很大的差異。本研究選擇幾個理解率較低的標志做進一步分析。

3.1 “請勿破壞”標志分析與建議

針對“請勿破壞”標志,50名被測試者在本次測試中的回答均未能與標志的概念相匹配或接近,理解率為0,也就意味著此標志圖形的設計是失敗的。該標志采用具象圖形元素設計,具象圖形是對現實中存在的物體形象進行概括、變形后獲得的,其圖形意義較容易辨別(山丹,2022)。圖形元素有三個:一個揮動的錘子和表示揮動感三條短斜線,一個握錘子的手,還有一條表示禁止的紅色斜線。三個元素均為人們比較熟悉的事物,屬于熟悉度較高的視覺圖形。錘子和手的造型以及揮動的狀態表達都比較形象,所以物理相符性也不存在問題。為什么理解率如此的低呢?結合被測試者的回答就會發現問題出在概念相符性這一環節,大多人的回答是“禁止使用錘子”“禁止打砸”“禁止敲擊”等,被測試者的注意力都集中在手揮動錘子的動作上,標志并沒有進一步引導人們產生動作結果的聯想,“使用錘子”與“破壞”之間不能建立起對等關系,導致標志圖形難以表達“請勿破壞”這一概念。

對該標志存在的問題分析如下:

(1)設計元素的選用不夠準確,雖然“錘子”能夠作為破壞某一事物的道具,但更多的時候是普遍意義上的“工具”。

(2)手和錘子的組合對“破壞”情景的營造不充分,導致這一圖形不能直接指向“破壞”本身。

(3)信息傳遞過程中出現歧義,沒有傳達出破壞的概念。此標志圖形更多的是表現揮動錘子的動態,這一動作具有很寬泛的指向性,加上禁止符號后,概念可以是禁止使用錘子,也可以是禁止用錘子敲擊,也可以是禁止敲擊等,導致概念的泛化和不確定性。

設計改良設計建議:“請勿破壞”標志雖然采用了大家熟悉的圖形元素,并且圖形形象表現準確,但由于概念寬泛,指向性不明確,圖形與概念的關聯度較低,導致理解率低?？梢岳酶拍钕刃械脑O計原則進行重新設計。首先,轉變設計定位,要準確表現出“破壞”這一概念,設計定位應該放在破壞“狀態”或破壞后“現狀”的呈現上,而非強調破壞的道具或原因; 其次,設計表現動靜結合,在“狀態或現狀”的基礎上增加“破壞過程”的表達,完整體現正在破壞且已經破壞的情形; 第三,在設計表現上盡可能采用視覺描述的方式,可以適當加入場景的構建。

3.2 “不得人為震動”標志分析與建議

針對“不得人為震動”標志,在本測試中同屬于沒有被識別的標志,理解率為0。整體來看,標志由三部分元素構成:圓點,依次變長的弧線,表示禁止的斜線; 從熟悉度的層面來看,單個元素均屬于常見的抽象圖形; 從物理相符性的角度分析就會發現,單一的圖形元素不太容易與生活中某一具體事物的形象對應,將元素組合起來則會讓人們聯想到Wi-Fi或水波紋的圖標。也正是因為標志與其他領域圖標相似,才導致了全部被測試者均認為是“禁止使用Wi-Fi”的標志,這與標志原本要表達的概念毫無關聯。

對該標志存在的問題分析如下:

(1)標志主體圖形與概念沒有關聯。在這個標志的概念中包含震動、人為、禁止三個關鍵信息,其中“禁止”可以采用國際標準暫不討論,重點集中在“震動”和“人為”這兩個概念上,現有的標志圖形既沒有表達“震動”,也沒有體現“人為”。

(2)現有標志圖形概念與要求傳達的概念差別大,歧義明顯?，F有標志圖形與常用的Wi-Fi標志相似度較高,直接導致概念轉向“禁止使用無線網絡”,導致圖文不符。

設計改良建議:首先,消除歧義,此標志最大的問題是與現有的無線網絡信號標志類似,以至于概念傳達出現偏差。避免出現此類問題要做到圖形設計緊扣概念,確保圖形與概念之間的唯一性,在元素造型處理方面要準確,做到一圖一意; 其次,設計中要充分表現“震動”概念,從設計心理學和圖像學的角度詮釋“震動”“抖動”概念,加入生活中震動的情景描述,同時體現出震動是“人為”的特點,把“人制造震動”這一核心理念描述清楚。

3.3 “地震遺跡”標志分析與建議

針對“地震遺跡”標志,其在本測試中屬于理解率較低的標志,理解率為26%。標志中的圖形元素主要有:有白色短橫線的黑色方塊,不規則的線結構幾何圖形,“田”字形的圖案。

對該標志存在的問題分析如下:

(1)圖形圖像物理相符性差。標志圖形中的黑色部分原是要表現“黑板”或“屏幕”,以此來表達地震遺跡的科普教育或科學研究這一概念,顯然目前黑色部分不能有效引發人們聯想到黑板或屏幕; 下方的不規則幾何圖形應表現震后廢墟,但標志圖形過于簡單抽象,沒有準確表現出地震廢墟的特點,導致理解率較低。

(2)地震遺跡場景表現不到位,選取的圖形和物像不能傳達出地震或震后廢墟的概念,對震后遺址遺跡的紀念性和科研價值表現不夠。

設計改良建議:首先,選取典型性重大地震進行圖形圖像的提煉,概括表達地震中的典型性物像,如“被地震破壞的地標性建筑物”或后期設立的“紀念性雕塑裝置”等,其能夠讓人們聯想到某一具體的地震事件,以此強化地震概念; 其次,對地震后的場景進行歸納設計,描繪出“震后廢墟”“殘留”的場景,突出表現“遺跡”的視覺形象。

4 地震公共信息標志整體分析

GB/T24362—2009《地震公共信息圖形符號與標志》中的18個標志僅有6個符合國際標準化組織(ISO)要求(理解率達67%以上),其余標志均未達標,整體標志理解率僅為33%。通過對測試者反饋信息的研究,對標志理解率低的原因進行了總結,主要體現在以下幾個方面。

4.1 物理相符性弱

標志中圖形圖像的設計表達不準確,形象準確度不高。圖形能夠準確地傳遞信息需要經過圖形圖像識別、物像聯想、概念轉譯三個環節。人們看到標志圖形后,能夠聯想到生活中或經驗中已有的實際事物形象,以此為基礎實現對標志概念的解讀,所以,圖形一定要與現實中的實際物象相吻合,能夠較好地表象實際物像的特征,這樣才能夠引發圖形與實物的關聯,否則標志信息的傳播鏈就會斷裂,造成標志概念解譯失敗。如“地震遺跡”的理解率僅為26%,許多被測試者都表示標志圖形畫得不像,分辨不出“廢墟”“屏幕”,因此無法理解標志的含義。

4.2 熟悉度低

部分標志在設計中選取的元素過于生僻,造成理解度低。標志符號的本質是信息與受眾之間的一座橋梁,標志圖形就是信息的外在形象,橋梁的距離越短,傳送的速度就越快,效果就越好(彭麥福等,2015)。如何縮短傳播距離,加快傳播速度是標志設計的重點。通過研究發現,人們總能夠在短時間內識別出自己所熟悉的事物形象,對陌生的或不常見的實物形態的認讀則需要較長的時間,因此在標志符號設計中,選用普遍熟知的、生活中常見的典型事物形象作為藍本可提高標志符號的識別度(屠興樂,2021)。如“不得有電場干擾”的理解率僅為6%,被測試者普遍反映不認識標志中的圖形,不知道是什么物象,可以說基本上未能實現信息的有效傳遞,所以也就不能做出正確的判斷。

4.3 概念相符性差

標志本質上是一種公共信息,是一種通過視覺來傳遞信息的視覺語言(沈小華等,2013),語言不準確則會產生歧義,設計應符合不同年齡、性別及文化層次的目標要求,避免歧義或誤解(宋小青等,2013)。標志的概念相符性差大多是因為圖形有歧義或多個含義,一個標志符號被解讀出了多種含義,這屬于圖形與概念傳達之間出現了問題,圖形很熟悉,物理形象也很準確,但表達出來的意思卻偏離了,對受眾產生了錯誤的引導。這一問題在GB/T24362—2009《地震公共信息圖形符號與標志》中大量存在,非常有必要對其進行設計修訂。

5 結論

國際標準化組織(ISO)2006年規定“標志在理解性測試中至少要達到67%的標準水平才能被人們接受”(賈強等,2015),本研究評估結果表明,GB/T24362—2009《地震公共信息圖形符號與標志》中,有6個標志的理解率達到了國際標準化組織的要求,理解率大于67%,其他12個標志均不能滿足國際標準要求,還需要進行較大幅度改良設計。通過對測試數據的分析,發現人機工程學原則對標志的理解率有直接影響,物理相符性、熟悉度和概念相符性與標志信息的有效傳播有較高的關聯度。其中, 概念相符性原則相關性系數r=0.7865,P<0.001; 熟悉度原則相關性系數r=0.6087,P<0.001; 物理相符性原則相關性系數r=0.7173,P<0.001。因此,若要提高標志的理解率,設計者需要充分考慮這三個人機工程學原則,特別是物理相符性原則。首先,選擇人們熟知的物象和情形,便于準確關聯到指代物; 其次,所設計的標志圖形盡可能接近實際的物象,采用具象圖形元素進行造型設計,便于圖與物的快速對應; 再次,對于已設計完成的標志,應對其進行理解率測試,避免出現歧義和錯誤理解。

本次測試與研究還存在幾方面的局限性。第一,測試人群樣本不夠全面,因考慮到密集人群的應急疏散問題,本次測試的對象以在校學生為主體,社區居民樣本偏少,所以人群類型不夠全面,測試結果會有一定的局限性; 第二,沒有設定標志使用場境,標準中的18個標志使用情景較為廣泛,既有與地震監測相關的專門場所,也有震后建筑安全等級的評估領域,還涉及應急救援與應急指揮環節,本次測試所有環節均在固定室內場所完成,有可能會影響測試數據; 第三,本次研究只對其中的3個理解率較低的標志進行了分析,并沒有結合人機工程學原則進行設計實踐,缺少驗證環節。需要說明的是,安全標志理解性是相對主觀的概念,無法通過技術手段精確地將理解性和客觀數據進行一一對應(林文濤,2023)。因此,研究數據只能作為標志設計的參考性因素,不能直接由此數據生成標志,此標準中12個理解率沒有達標的標志,還需要專業的標志設計人員對其進行大幅度的改良設計。