導航圖

導航圖是用於無線電導航的航海圖，繪有各種無線電定位格網。導航圖是用於導引航行體到達預期目的地的各種專用地圖。如羅蘭圖、奧米加圖、台卡圖等。

基本介紹

• 中文名：導航圖
• 外文名：navigation chart
• 解釋：繪有各種無線電定位格網
• 所屬分類：海洋測繪
• 呈現方式：呈現要素等
• 劃分方法：導航格線等

導航圖的呈現要素

導航圖的呈現方式主要有導航圖的呈現要素以及布局的設計方式。導航圖的呈現要素是指版面所呈現的道路信息、方向信息、圖例、比例尺等地圖要素。導航圖的呈現並不是在於空間尺度的完全對應以及製圖的專業性，而在於能否提供用戶需要的信息以方便其使用，因此研究用戶對導航圖呈現要素的需求特徵，以確定用戶對各個呈現要素的需求情況是很有必要的。目前國內外還沒有針對用戶對導航圖呈現要素的需求進行的調查研究。
Kano模型可對用戶需求進行分類，並識別能提高用戶滿意度的關鍵因素，被廣泛套用於產品質量管理的各個領域，了解產品質量屬性的發展周期以及用戶需求情況。通過Kano模型可研究用戶對導航圖呈現要素的需求特徵，以確定用戶對各個呈現要素的需求屬於哪一種屬性類型，了解用戶對各個呈現要素的需求類型階段，為導航圖呈現方式設計的改進提供參考依據。
Kano模型源於行為科學赫茲伯格雙因素理論，是由日本研究者狩野紀昭博士在1984年提出的，他對質量的認知採用二維模式。

導航圖的呈現方式與導航績效

導航圖的呈現方式主要是指地圖布局的設計方式。地圖布局的設計方式主要有兩種，其中以北向上（North-up）地圖最為常見，即地圖以傳統的“上北下南的方式進行呈現，地圖的上方固定地顯示北方；還有一種被稱為前向上（Track-up ）地圖，在這類地圖中，地圖的上方顯示了讀圖者所面朝的方向。以往研究中對這兩類導航圖的績效(主要是方向判斷與空間知識的獲取)對比做了大量的研究，但眾多研究的結論並不一致。

導航圖的呈現方式與定向績效

人們在運用地圖導航時，最為關鍵的階段就是在地圖中進行定位定向。在YAH導航圖中，由於位置信息己經給出，方向信息、的確定就顯得尤為重要。只有在順利完成定位定向任務的情況下，人們才能對導航圖進行正確的使用。
空間定向中的方向判斷分為基於非自我中心參照系的絕對方向判斷，和基於自我中心參照系的相對方向判斷。前人研究發現，北向上地圖在絕對方向判斷的任務上較有優勢，而前向上地圖在相對方向判斷上較有優勢由於人們使用導航圖時往往需要知道在當前決策點應該往左還是往右走，因此很多研究致力於使導航圖的相對方向判斷更為便利，以方便讀圖者的使用。
在相對方向判斷績效上，前向上導航圖相比北向上導航圖有著明顯的優勢。因為前向上導航圖的呈現與讀圖者面朝的方向一致，方便了讀圖者進行相對方向的判斷，這一現象被稱為調整效應。讀圖過程中與調整效應相關的一個認知過程是心理旋轉，研究者認為心理旋轉是讀圖的一個必要過程，當導航圖布局與讀圖者朝向不一致時，讀圖者會將布局旋轉至與自己面朝的方向一致以便於判斷相對方向。也有研究者發現在有明顯地理標誌存在的情況下，調整效應趨於消失，因為讀圖者在地理標誌的幫助下對自己當前朝向的判斷變得更為容易，這一現象被稱為地理標誌效應。牟書等的研究證實了地理標誌效應的存在。劉儒德還指出，電子導航圖定向中存在著目標搜尋這一心理過程，導航圖旋轉會使導航圖中的目標搜尋時間增加，並通過實驗提出了運用電子導航圖進行定向時的心理模型。在動態電子導航圖中的研究結果對實地設定的靜態導航圖也具有借鑑意義。王篤明等認為對於靜態呈現，實地設定的導航圖，在YAH標誌提供方向的情況下，讀圖者對自身的當前朝向判斷將更為方便，使北向上導航圖在相對方向判斷任務上也會有所提高，並對這種改良後的導航圖進行了實驗驗證，結果表明，YAH標誌提供方向信息確實提高了相對位置判斷的績效。
綜上所述，在絕對方向判斷任務上，北向上呈現的導航圖由於與環境的編碼一致，相比前向上呈現的導航圖績效更好；而在相對方向判斷任務上，前向上導航圖相比北向上導航圖更有優勢；在增加了YAH標誌方向信息的情況下，北向上導航圖的相對方向判斷績效也能有所提高。

導航圖的呈現方式與空間知識學習績效

空間知識的提供是導航圖績效的一個重要方面。實地設定的靜態導航圖相比移動導航設備的一大優勢在於提供了較大範圍的全局布局，方便了路徑選取，布局信息識記。靜態導航圖能夠使人們更快地熟悉環境，更早脫離導航幫助 空間知識是人們對空間的心理表征。Siegel提出了三階段的空間知識，即地標知識，路徑知識，以及全局知識，並認為這三種空間知識是等級遞進的。其中地標知識是對空間中比較顯眼的標誌物的選擇與記憶，路徑知識，是一種程式性知識，它將地標整合到路徑中，包括了路徑信息與方向信息，全局知識是對一個空間布局的掌握，包括了路徑，地標及其空間關係，也叫做認知地圖。Siegel的觀點得到了大部分研究者的認同。
空間知識的獲取主要有兩種學習方式，即環境學習與全局學習。環境學習是指通過直接在環境中探索而學習此環境的空間知識。全局學習是指人們通過空間的外部表征，如通過導航圖，來間接獲取環境的空間布局知識。
人們使用導航圖獲取空間知識的過程屬於全局學習，而導航圖的呈現方式將影響全局學習中空間知識學習的績效。地圖學習的研究中所使用的導航圖往往是從單一的視角呈現，學習者形成的空間知識表征依賴於初始學習的視角，當任務涉及到其他視角時，學習者並不能靈活使用所學到的空間知識。而研究者認為不依賴於某一特定視角的空間表征將更有助於導航，這種空間表征方式也被稱為自由視角表征。一些研究考察了多個視角的地圖學習是否有利於自由視角表征的形成。研究表明，雖然多視角學習可以最終形成自由視角的空間表征，但是會花費更多的學習成本，而在限制時間的地圖學習中，單一視角的地圖學習能夠更快地習得空間知識。
現實情境下，一個環境中會放置多張導航圖，讀圖者也會對地圖進行多次的學習。如果導航圖是北向上呈現的，那么導航圖的呈現方式是一致的，讀圖者對導航圖進行的是單一視角學習，而如果導航圖是前向上呈現的，那么導航圖的呈現需要根據現場放置情況進行布局的調整，讀圖者對導航圖進行的是多視角的學習。單一視角的地圖學習在限制時間內能更快地習得空間知識，因此若採用北向上的呈現方式，地圖布局更固定，讀圖者對導航圖的空間知識學習效率將更高。
地圖學習的效率還會受到學習目標的影響。當人們關注於學習從一個地點到另一地點的路徑時，其所形成的空間知識在路徑任務上績效較好;而關注於學習兩個地點的空間方位關係時，在布局任務上績效較好。地圖學習中，人們對空間知識的學習有自上而下加工的影響的，其中學習目標起到了關鍵的作用。有研究者發現，人們使用導航圖時往往需要知道如何到達目的地，明確在各個決策點的轉向信息，即路徑知識，並認為這是導航圖最為重要的功能，而學習全局知識雖然也很重要，但這與讀圖者看圖的目的是否包括學習環境布局有關。現實情境中讀圖者會有多種不同的看圖目的，因此應該對路徑知識與全局知識的形成效率分別進行考察。

導航圖的呈現方式與導航績效的綜合比較

在絕對方向判斷的績效比較中，北向上呈現的導航圖優於前向上導航圖；而在相對方向判斷的績效比較中，前向上呈現的導航圖優於北向上導航圖。當YAH標誌增加當前朝向信息時，北向上導航圖在相對方向判斷上的績效能有所提高。
在空間知識的學習效率比較中，北向上呈現的導航圖優於前向上導航圖，這是因為北向上導航圖的呈現視角一致，讀圖者能更快地習得空間知識。
綜合北向上導航圖與前向上導航圖在兩種空間任務績效上的比較，兩種導航圖各有優勢，而北向上導航圖使用包含當前朝向信息的YAH標誌能在兩種空間任務的績效中都有較好的績效，因而是更優的導航圖呈現方式。

劃分方法

隨著虛擬現實技術、3D圖形技術及相關軟體和硬體的發展，更加真實，更有視覺感官效果的虛擬環境呈現在人們面前。提供一個更加真實、可信的人工智慧是虛擬現實的發展重要目標。智慧型體對所處虛擬環境的感知是智慧型體智慧型行為的前提。而存儲在地圖檔案中的環境信息是不能作為智慧型體感知的直接輸入，而要在此基礎上對三維空間進行二次建模，於是用簡單的數據結構來表示三維場景的複雜信息。通過對三維地形的讀取、綜合分析以及一系列預處理，一幅導航圖反映了環境中實體的空間位置、地形特徵及它們之間相互關係，是一個空間的抽象表示。在導航圖的前提下，智慧型體才可以進行路徑搜尋和移動等智慧型行為。導航圖為底層數據結構，劃分方式與最佳化程度對運行效率和智慧型化水平具有非常大的影響。總之，一個良好的導航圖是路徑規劃的基礎。
目前，虛擬場景中空間劃分方式並未形成統一標準，開發人員根據不同的愛好採用不同的方法。三維空間的劃分方法分為很多種，主要包括：柵格法、四叉樹、導航格線、可見點等方法。空間劃分方法決定了導航的複雜度，導航越簡單，路徑搜尋耗費越小，效率就越高:如果搜尋空間的劃分方法不能很好地與遊戲場景中的地理特徵相匹配，那么智慧型體的動作將繞過一重重障礙物刁‘能看起來非常自然和智慧型，如果劃分方法過於複雜，將會導致運行開銷多餘，這樣很難實現任何路徑搜尋的最佳化。在任何遊戲場景中，智慧型體都要通過一個底層的數據結構來搜尋路徑從起始點到達任何給定的目的地，尋找最合適的數據結構來表達遊戲場景中的地理特徵和路徑搜尋複雜度對於實現智慧型體逼真的動作來說是至關重要的。因此，了解不同空間的劃分方法和適用背景對不同的遊戲場景特徵是非常有意義的。