导航图

导引航行体到达预期目的地的各种专用地图

导航图是用于无线电导航的航海图，绘有各种无线电定位格网。导航图是用于导引航行体到达预期目的地的各种专用地图。如罗兰图、奥米加图、台卡图等。

导航图的呈现要素

导航图的呈现方式主要有导航图的呈现要素以及布局的设计方式。导航图的呈现要素是指版面所呈现的道路信息、方向信息、图例、比例尺等地图要素。导航图的呈现并不是在于空间尺度的完全对应以及制图的专业性，而在于能否提供用户需要的信息以方便其使用，因此研究用户对导航图呈现要素的需求特征，以确定用户对各个呈现要素的需求情况是很有必要的。目前国内外还没有针对用户对导航图呈现要素的需求进行的调查研究。

Kano模型可对用户需求进行分类，并识别能提高用户满意度的关键因素，被广泛应用于产品质量管理的各个领域，了解产品质量属性的发展周期以及用户需求情况。通过Kano模型可研究用户对导航图呈现要素的需求特征，以确定用户对各个呈现要素的需求属于哪一种属性类型，了解用户对各个呈现要素的需求类型阶段，为导航图呈现方式设计的改进提供参考依据。

Kano模型源于行为科学赫兹伯格双因素理论，是由日本研究者狩野纪昭博士在1984年提出的，他对质量的认知采用二维模式。

导航图的呈现方式与导航绩效

导航图的呈现方式主要是指地图布局的设计方式。地图布局的设计方式主要有两种，其中以北向上（North-up）地图最为常见，即地图以传统的“上北下南的方式进行呈现，地图的上方固定地显示北方；还有一种被称为前向上（Track-up ）地图，在这类地图中，地图的上方显示了读图者所面朝的方向。以往研究中对这两类导航图的绩效(主要是方向判断与空间知识的获取)对比做了大量的研究，但众多研究的结论并不一致。

导航图的呈现方式与定向绩效

人们在运用地图导航时，最为关键的阶段就是在地图中进行定位定向。在YAH导航图中，由于位置信息己经给出，方向信息、的确定就显得尤为重要。只有在顺利完成定位定向任务的情况下，人们才能对导航图进行正确的使用。

空间定向中的方向判断分为基于非自我中心参照系的绝对方向判断，和基于自我中心参照系的相对方向判断。前人研究发现，北向上地图在绝对方向判断的任务上较有优势，而前向上地图在相对方向判断上较有优势由于人们使用导航图时往往需要知道在当前决策点应该往左还是往右走，因此很多研究致力于使导航图的相对方向判断更为便利，以方便读图者的使用。

在相对方向判断绩效上，前向上导航图相比北向上导航图有着明显的优势。因为前向上导航图的呈现与读图者面朝的方向一致，方便了读图者进行相对方向的判断，这一现象被称为调整效应。读图过程中与调整效应相关的一个认知过程是心理旋转，研究者认为心理旋转是读图的一个必要过程，当导航图布局与读图者朝向不一致时，读图者会将布局旋转至与自己面朝的方向一致以便于判断相对方向。也有研究者发现在有明显地理标志存在的情况下，调整效应趋于消失，因为读图者在地理标志的帮助下对自己当前朝向的判断变得更为容易，这一现象被称为地理标志效应。牟书等的研究证实了地理标志效应的存在。刘儒德还指出，电子导航图定向中存在着目标搜索这一心理过程，导航图旋转会使导航图中的目标搜索时间增加，并通过实验提出了运用电子导航图进行定向时的心理模型。在动态电子导航图中的研究结果对实地设置的静态导航图也具有借鉴意义。王笃明等认为对于静态呈现，实地设置的导航图，在YAH标志提供方向的情况下，读图者对自身的当前朝向判断将更为方便，使北向上导航图在相对方向判断任务上也会有所提高，并对这种改良后的导航图进行了实验验证，结果表明，YAH标志提供方向信息确实提高了相对位置判断的绩效。

综上所述，在绝对方向判断任务上，北向上呈现的导航图由于与环境的编码一致，相比前向上呈现的导航图绩效更好；而在相对方向判断任务上，前向上导航图相比北向上导航图更有优势；在增加了YAH标志方向信息的情况下，北向上导航图的相对方向判断绩效也能有所提高。

导航图的呈现方式与空间知识学习绩效

空间知识的提供是导航图绩效的一个重要方面。实地设置的静态导航图相比移动导航设备的一大优势在于提供了较大范围的全局布局，方便了路径选取，布局信息识记。静态导航图能够使人们更快地熟悉环境，更早脱离导航帮助空间知识是人们对空间的心理表征。Siegel提出了三阶段的空间知识，即地标知识，路径知识，以及全局知识，并认为这三种空间知识是等级递进的。其中地标知识是对空间中比较显眼的标志物的选择与记忆，路径知识，是一种程序性知识，它将地标整合到路径中，包括了路径信息与方向信息，全局知识是对一个空间布局的掌握，包括了路径，地标及其空间关系，也叫做认知地图。Siegel的观点得到了大部分研究者的认同。

空间知识的获取主要有两种学习方式，即环境学习与全局学习。环境学习是指通过直接在环境中探索而学习此环境的空间知识。全局学习是指人们通过空间的外部表征，如通过导航图，来间接获取环境的空间布局知识。

人们使用导航图获取空间知识的过程属于全局学习，而导航图的呈现方式将影响全局学习中空间知识学习的绩效。地图学习的研究中所使用的导航图往往是从单一的视角呈现，学习者形成的空间知识表征依赖于初始学习的视角，当任务涉及到其他视角时，学习者并不能灵活使用所学到的空间知识。而研究者认为不依赖于某一特定视角的空间表征将更有助于导航，这种空间表征方式也被称为自由视角表征。一些研究考察了多个视角的地图学习是否有利于自由视角表征的形成。研究表明，虽然多视角学习可以最终形成自由视角的空间表征，但是会花费更多的学习成本，而在限制时间的地图学习中，单一视角的地图学习能够更快地习得空间知识。

现实情境下，一个环境中会放置多张导航图，读图者也会对地图进行多次的学习。如果导航图是北向上呈现的，那么导航图的呈现方式是一致的，读图者对导航图进行的是单一视角学习，而如果导航图是前向上呈现的，那么导航图的呈现需要根据现场放置情况进行布局的调整，读图者对导航图进行的是多视角的学习。单一视角的地图学习在限制时间内能更快地习得空间知识，因此若采用北向上的呈现方式，地图布局更固定，读图者对导航图的空间知识学习效率将更高。

地图学习的效率还会受到学习目标的影响。当人们关注于学习从一个地点到另一地点的路径时，其所形成的空间知识在路径任务上绩效较好;而关注于学习两个地点的空间方位关系时，在布局任务上绩效较好。地图学习中，人们对空间知识的学习有自上而下加工的影响的，其中学习目标起到了关键的作用。有研究者发现，人们使用导航图时往往需要知道如何到达目的地，明确在各个决策点的转向信息，即路径知识，并认为这是导航图最为重要的功能，而学习全局知识虽然也很重要，但这与读图者看图的目的是否包括学习环境布局有关。现实情境中读图者会有多种不同的看图目的，因此应该对路径知识与全局知识的形成效率分别进行考察。

导航图的呈现方式与导航绩效的综合比较

在绝对方向判断的绩效比较中，北向上呈现的导航图优于前向上导航图；而在相对方向判断的绩效比较中，前向上呈现的导航图优于北向上导航图。当YAH标志增加当前朝向信息时，北向上导航图在相对方向判断上的绩效能有所提高。

在空间知识的学习效率比较中，北向上呈现的导航图优于前向上导航图，这是因为北向上导航图的呈现视角一致，读图者能更快地习得空间知识。

综合北向上导航图与前向上导航图在两种空间任务绩效上的比较，两种导航图各有优势，而北向上导航图使用包含当前朝向信息的YAH标志能在两种空间任务的绩效中都有较好的绩效，因而是更优的导航图呈现方式。

划分方法

随着虚拟现实技术、3D图形技术及相关软件和硬件的发展，更加真实，更有视觉感官效果的虚拟环境呈现在人们面前。提供一个更加真实、可信的人工智能是虚拟现实的发展重要目标。智能体对所处虚拟环境的感知是智能体智能行为的前提。而存储在地图文件中的环境信息是不能作为智能体感知的直接输入，而要在此基础上对三维空间进行二次建模，于是用简单的数据结构来表示三维场景的复杂信息。通过对三维地形的读取、综合分析以及一系列预处理，一幅导航图反映了环境中实体的空间位置、地形特征及它们之间相互关系，是一个空间的抽象表示。在导航图的前提下，智能体才可以进行路径搜索和移动等智能行为。导航图为底层数据结构，划分方式与优化程度对运行效率和智能化水平具有非常大的影响。总之，一个良好的导航图是路径规划的基础。

目前，虚拟场景中空间划分方式并未形成统一标准，开发人员根据不同的爱好采用不同的方法。三维空间的划分方法分为很多种，主要包括：栅格法、四叉树、导航网格、可见点等方法。空间划分方法决定了导航的复杂度，导航越简单，路径搜索耗费越小，效率就越高:如果搜索空间的划分方法不能很好地与游戏场景中的地理特征相匹配，那么智能体的动作将绕过一重重障碍物刁‘能看起来非常自然和智能，如果划分方法过于复杂，将会导致运行开销多余，这样很难实现任何路径搜索的优化。在任何游戏场景中，智能体都要通过一个底层的数据结构来搜索路径从起始点到达任何给定的目的地，寻找最合适的数据结构来表达游戏场景中的地理特征和路径搜索复杂度对于实现智能体逼真的动作来说是至关重要的。因此，了解不同空间的划分方法和适用背景对不同的游戏场景特征是非常有意义的。

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