土木与环境工程学报  2019, Vol. 41 Issue (1): 144-149   PDF    
图书馆照明环境中电子阅读视觉满意度预测模型
郭琦 , 王立雄     
天津大学 建筑学院; 天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室, 天津 300072
收稿日期：2018-03-14
基金项目：国家自然科学基金（51678399）
作者简介：郭琦(1992-), 女, 主要从事建筑光环境研究, E-mail:dearguoqi@qq.com.
通讯作者：王立雄(通信作者), 教授, E-mail:wlixiong0011@sina.com.
摘要：基于11个大型公共图书馆和高校图书馆的调研数据，建立多元线性回归方程，探讨客观照明参数与主观评价的关系，建立主观评价视觉满意度与照明参数相关的预测模型。该模型表明，在图书馆开放阅览空间中使用电子阅读媒体阅读时，读者视觉满意度随着水平照度平均值和垂直照度平均值的增加而提高；随着斜面照度平均值减少而增加；随着斜面照度均匀度和垂直照度均匀度的增加而提高。由此可以看出，斜面照度均匀度对视觉满意度的影响较大。
关键词：图书馆    阅读空间    电子阅读    视觉满意度    
Electronic reading visual satisfaction prediction model in library lighting environment
Guo Qi , Wang Lixiong     
School of Architecture; Tianjin Key Laboratory of Architectural Physics and Environmental Technology, Tianjing University, Tianjin 300072, P. R. China
Foundation item: National Natural Science Foundational of China (No.51678399)
Author brief: Guo Qi(1992-), main research interest: building lighting environment, E-mail:dearguoqi@qq.com.
Corresponding author: Wang Lixiong (corresponding author), professor, E-mail: wlixiong0011@sina.com.
Abstract: Based on the survey data of 11 large public libraries and university libraries, the multivariate linear regression equation is established to investigate the relationship between the objective lighting parameters and subjective evaluation, which aims to establish the prediction model of subjective evaluation of visual satisfaction associated with lighting parameters. The model shows that when using the electronic reading media in open reading space of the library, the readers' visual satisfaction would be improved with the increase of average value of horizontal illumination and vertical illumination, the decrease of the average degree of slope illumination, the increase of the uniformity of oblique illumination and vertical illumination. The results indicate that the uniformity of oblique illumination has a greater impact on visual satisfaction.
Keywords: library    reading space    electronic reading    visual satisfaction    

中国新闻出版研究院在京公布的第十三次全国国民阅读调查数据显示:国民电子阅读方式的接触率为64.0%，电子阅读行为的成年人中近九成为49周岁以下人群[1-2]。“电子阅读”，英文简称E-reading(electronic reading)，指涉及数字化环境、设备、内容的阅读行为[3]。电子阅读不仅仅只是指向静态的图文，还包括视频、动画、三维互动等形式的阅读内容[4-5]。电子阅读媒体是指在带有阅读功能的手持设备上的阅读，载体形式包括台式电脑、笔记本电脑、手机、平板电脑、电子纸书等[6-7]。传统的阅读媒体为纸质载体，一般为水平放置，通过光线反射实现阅读。电子阅读媒体一般与工作面有一定倾角甚至垂直于工作面放置，通过电子阅读媒体屏幕发光实现阅读。中国现行标准中并没有针对电子阅读媒体的特点提出相应的设计要求。程翠玲等[8]论述了图书馆阅览室中人工照明的视角与眩光问题，并提出阅读者最佳视觉效果的措施。蒋新等[9]对图书馆建筑光环境的要求和标准及中国现有图书馆建筑普遍存在采光不足、光照度偏低现象产生的原因进行探讨和分析，并给出建议。张智君等[10]研究了VDT屏面亮度和文件背景照度对视觉阅读作业的影响效应。牟晓非等[11]进行了环境照明对液晶显示屏可读性影响的实验研究，得出最佳可见度水平的显示屏面垂直照度范围。Feng等[12]评估了背光照明和非发光电子阅读器对视力下降患者的阅读速度和舒适度的影响。总体上看，有系统、大规模、科学化的调查尚缺，有关电子阅读媒体使用时的照明设计与读者视觉舒适性角度的相关研究很少。

笔者以中国11个图书馆中电子阅读媒体在图书馆阅览空间中的使用状况、读者阅读行为以及阅览空间照明参数为对象，建立读者电子阅读主观视觉满意度的预测模型，探讨图书馆阅览空间照明客观参数与读者的主观评价之间的关系。

1 调研内容及调研方法

调研范围为北京市、天津市和上海市，选取11个有代表性的大型公共图书馆和高等院校图书馆作为研究对象，如表 1所示。调研内容主要包含图书馆建筑阅览空间功能分区、照明方式、照明光源类型、照明数据(0.75 m水平照度、垂直照度、45°斜面照度)，调研内容和测试方法如表 2所示。

表 1 调研对象一览 Table 1 List of survey objects

表 2 调研内容与调研方法 Table 2 Research topics and methods

相关研究概念界定如下：

开放阅览空间：指采用开架式布局布置阅览分区的藏阅一体空间。

照明平均值：指为阅览空间中所有阅读活动创造一个充足照度的照明条件，以照度平均值为度量标准。

照明均匀度：指规定表面上的最小照度与平均照度之比，用来度量整个阅览空间照度的均匀程度。

视觉满意度：指读者对阅览空间使用电子阅读媒体的视觉满意程度，以调研数据中“非常满意”的百分比值的整数部分为取值，取值范围为[0, 100]。

主观问卷调查：每个图书馆随机抽取50名读者，填写50份调查问卷，保证百分之百收回，读者填写调查问卷得到主观评价数据，共收回550份有效问卷。

1.1 调查问卷的可信度分析

通过克朗巴哈α系数检测调查问卷的可信度，结果如表 3。α系数为0.822＞0.8，可见，问卷可信度系数较大，问卷内部设计一致性好，结论可靠度高，可用于分析研究视觉满意度。

表 3 问卷可信度分析 Table 3 Questionnaire reliability analysis

1.2 照明参数及读者阅读行为分析

通过对客观数据的统计分析，整理中国图书馆照明参数及视觉满意度，如表 4所示。

表 4 照明参数及满意度调查结果 Table 4 The investigation results of the lighting parameters and satisfaction

根据现场记录，图书馆阅览空间中读者使用电子阅读媒体进行不同阅读的习惯，包括水平面、45°斜面以及垂直面阅读的比例分布如图 1所示。

图 1 读者不同阅读行为比例分布 Fig. 1 The distribution of readers' different reading behaviors

由表 4可知：图书馆阅览空间内不同阅读面的照度平均值分布比较离散，水平面照度平均值最大844 lx，最小191 lx，75%的数值接近600 lx，高于相关规范标准值[9]。45°斜面照度平均值和垂直面照度平均值中，50%的数据低于300 lx。不同图书馆开放阅览空间中的不同平面照度，除了水平照度平均值大部分满足相关规范要求，45°斜面照度和垂直照度没有统一标准，数值变化较大。

由图 1可知：图书馆开放阅览空间使用电子阅读媒体的读者中，除了天津市图书馆新馆，其他图书馆开放的阅览空间中采用斜面阅读的读者占到70%以上，多是笔记本电脑、平板电脑等设备；小部分读者采用水平阅读方式，以手机阅读为主，垂直阅读多是台式电脑和部分笔记本电脑。由此可见，斜面阅读是读者使用电子阅读媒体的最主要阅读方式，斜面照度对读者阅读的舒适性可能会有较大影响；电子阅读媒体屏面倾斜角度在45°~90°之间应作为后期研究重点范围。

考虑调研中读者不同阅读方式的比例可能会对视觉满意度结果产生影响，进行相关性分析，结果如表 5所示，读者视觉满意度与不同阅读面读者阅读比例显著性值均大于0.05，因此，读者视觉满意度与调研不同阅读面读者阅读比例不相关，视觉满意度结果具有统计意义。

表 5 视觉满意度与读者不同阅读行为比例的相关性分析 Table 5 Partial correlation analysis between the satisfaction and readers' different reading behaviors

2 视觉满意度预测模型

研究中一个因变量与多个自变量存在线性相关关系，因此，采用多元线性回归分析方法对数据进行统计分析，以建立视觉满意度预测模型，探讨因变量与多个自变量之间的关系。

模型中，假定自变量为独立变量，以读者视觉满意度为因变量S建立两个模型：照度充足度影响模型自变量以水平照度平均值为x1、45°斜面照度平均值为x2、垂直面照度平均值为x3，反映照明充足度对视觉满意度的影响；照度均匀度影响模型自变量以水平面照度均匀度值为y1、45°斜面照度均匀度值为y2、垂直面照度均匀度值为y3，反映照明均匀度对视觉满意度的影响，尝试建立预测模型。

模型中n=11≤50，首先，对因变量S采用具有较高检验效能的Shapiro-Wilk Test法进行正态性检验，结果如表 6，统计量为0.882，Sig值为0.110＞0.05，可见，因变量S服从正态分布，可进行回归分析。

表 6 正态性检验表 Table 6 Normal test results

2.1 照度充足度预测模型

表 7可见，R为0.758, 大于0.75, 表明自变量与因变量之间具有较强的线性相关关系。R2为0.575，反映模型对样本数据的拟合程度较好。

表 7 模型总体参数表 Table 7 Model Summary

通过对回归方程样本均数差别的显著性检验分析，如表 8所示，F=31.53, P=0.005，可见，此回归方程成立。

表 8 回归方差分析表 Table 8 Anova

通过方差分析对方程中每个变量做回归分析及显著性检验，如表 9。由表 9可见，x1、x2、x3和常数项的显著性概率为0.001＜0.05，因此，x1、x2、x3和常数项均应存在。

故，多元线性回归方程为

$ S = 40.477 + 0.017{x_1} - 0{\rm{ }}.164{x_2} + 0.224{x_3},{\rm{ }}S \in \left[ {0,100} \right] $
表 9 回归系数及显著性检验表 Table 9 Coefficients

式中：S1为视觉满意度；x1为水平照度平均值；x2为45°斜面照度平均值；x3为垂直照度平均值。

由根据调研数据建立的方程可见，x1、x3与S为正相关关系，读者视觉满意度会随着水平照度充足度和垂直照度充足度的增加而提高；而x2与S为负相关关系，读者视觉满意度会随着斜面照度充足度减少而增加。可见，使用电子阅读媒体时，斜面照度平均值对视觉满意度的影响与水平照度平均值对传统阅读媒体的影响不同，应作为后期研究重点。

2.2 照度均匀度预测模型

由表 10可见，R为0.915，大于0.75, 表明自变量与因变量之间具有很强的线性相关关系，R2为0.766，说明模型对样本数据的拟合效果很好。

表 10 模型总体参数表 Table 10 Model summary

对回归方程样本均数差别的显著性检验分析如表 11，其中F=11.936，P =0.004，差异有显著性意义, 此回归方程成立。

表 11 回归方差分析表 Table 11 Anova

通过方差分析对方程中每个因变量做回归分析，结果如表 12，y1、y2、y3和常数项的显著性概率为0.018＜0.05, 因此，y1、y2、y3和常数项均应存在。

表 12 回归系数及显著性检验表 Table 12 Coefficients

故多元线性回归方程为

$ {S_2} = 18.826 - 231.831{y_1} + 204.884{y_2} + 56.235{y_3},S \in [0,100] $

式中：S为视觉满意度；y1为水平照度均匀度值；y2为45°斜面照度均匀度值；y3为垂直照度均匀度值。

根据调研数据建立的方程可知，y2、y3与S为正相关关系，读者视觉满意度随着斜面照度均匀度和垂直照度均匀度的增加而提高，斜面照度的均匀度对视觉满意度的影响较大；而y1与S为负相关关系，读者视觉满意度随着水平照度均匀度减少而增加。可见，使用电子阅读媒体时，斜面照度的均匀度和垂直面照度的均匀度对视觉满意度的影响应作为后期研究重点。

3 结论

1) 所调研图书馆阅览空间照明环境设计大多仅考虑0.75 m阅读面的水平照度平均值满足建筑照明设计标准的规定，不同阅读面的照度平均值分布比较离散，水平面照度平均值最大844 lx，最小191 lx，75%的数值接近600 lx，高于相关规范标准值。45°斜面照度平均值和垂直面照度平均值中，50%的数据低于300 lx，45°斜面照度和垂直照度没有统一标准，数值变化较大，针对斜面阅读面和垂直阅读面照度参数也没有相关标准规范。因此，现有图书馆照明设计时，应关注电子阅读媒体使用的特殊性，针对电子阅读媒体使用所需的相关照度参数有待进一步研究。

2) 基于多元线性回归分析理论和方法，对图书馆开放阅览空间中读者使用电子阅读媒体的视觉满意度与阅览空间照明参数进行统计分析，得到照度充足度与照明均匀度不同程度上影响读者视觉满意度的预测模型。读者视觉满意度随着水平照度充足度和垂直照度充足度的增加而提高；随着斜面照度充足度减少而增加。读者视觉满意度随着斜面照度均匀度和垂直照度均匀度的增加而提高，斜面照度均匀度对视觉满意度的影响较大；读者视觉满意度会随着水平照度均匀度减少而增加。

3) 图书馆开放阅览空间中，斜面阅读是读者使用电子阅读媒体的最主要阅读方式，斜面照度对读者阅读的舒适性有较大影响，因此，电子阅读媒体屏面倾斜角度45°~90°应作为后期研究阅读舒适性的重点范围；使用电子阅读媒体时，斜面照度的充足度和斜面照度的均匀度对视觉满意度的影响应作为后期研究重点。

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