基于数据驱动的预测建模：通过音视频模拟分析用户停留行为，以优化地铁商业空间的设计

《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Data-Driven Predictive Modeling of User Stay Behavior from Audiovisual Simulation for Metro Commercial Space Design

地铁商业空间视听环境对停留行为的影响及数据驱动模型构建。

　　

李宇泽|张杰|陶静文|余磊

哈尔滨工业大学建筑系，中国深圳518055

摘要

尽管人们对地铁系统的商业潜力越来越重视，但仍然缺乏一个以设计为导向的框架来预测感官舒适度如何影响停留行为——这是商业可行性的关键决定因素。虽然多感官因素对购物行为的影响已经得到了广泛研究，但将感官舒适度与用户停留行为联系起来的高效定量工具仍然很少，这限制了基于证据的地铁商业空间设计。现场观察表明，视听环境在塑造行为反应中起着关键作用，而其他感官因素（例如热舒适度）在不同地铁商业环境中的变化较小，尽管它们可能有潜在的影响，但其行为效应却不那么容易区分。因此，本研究开发了一个数据驱动的模型，以定量评估视听感官环境对地铁商业空间停留行为质量的影响。通过实地研究和虚拟现实实验收集了不同地铁商业空间中的视听条件和行为反应的实时数据。应用人工神经网络和回归分析来研究视听条件与停留行为之间的关系。研究结果表明：（1）视听舒适度显著影响停留行为，其中视觉舒适度解释了高达60%的行为变异，而听觉舒适度解释了50%；（2）空间布局在感官与行为关系中起着关键的调节作用。为了将这些实证发现转化为实践，提出了一个预占用评估模型，以支持数据驱动的设计决策。因此，提供了一个实用框架，用于设计能够提升视听舒适度并最大化商业潜力的地铁商业空间。

引言

随着中国基于公共交通导向的发展（TOD）战略的推进，地铁系统正在迅速扩展[1,2]，地铁站正在被改造为集交通、商业和社会互动于一体的多功能空间[3,4]。地铁商业空间（如地下商场、咖啡馆和服务亭）增强了城市的活力，并创造了巨大的经济价值[5]。为了最大化这一价值，促进用户更长的停留时间是必要的，因为实证研究表明，更长的停留时间与更好的商业表现相关；例如，根据Mood Media的行业白皮书，停留时间增加1%会导致销售额上升1.3%[6]。然而，停留时间带来了双重挑战：虽然它可以提高销售额，但过度停留会扰乱行人流动并引入安全风险，特别是在高峰时段或紧急情况下[7]。因此，应基于地铁商业空间在平衡商业参与度和流通效率方面的能力来评估停留行为的质量。然而，关于地铁商业环境中停留行为质量的关键因素仍了解不足。

环境心理学建立了感官环境与人类行为之间的明确联系[8]。先前关于多感官零售氛围的研究表明，通过语义感知维度来描述零售空间可以有效地预测顾客行为[9,10]。在这些维度中，热舒适度已经得到了广泛研究；然而，视听舒适度也是个体感知、体验和与零售环境互动的关键决定因素[11]。在商业环境中，良好的视听条件可以提升用户的情感状态，促进更长的停留时间并增加购买行为[12,13]。然而，视听舒适度对地下地铁环境中停留行为的影响往往被低估。封闭的布局、人工照明、持续的噪音和密集的行人流动共同加剧了感官压力，从而缩短了用户的停留时间[14,15]。尽管地铁商业空间中的不同空间设计创造了不同的视听条件[16]，但这些条件对用户舒适度和随之而来的停留行为的影响仍然缺乏量化。至关重要的是，设计师在设计阶段缺乏评估视听条件对行为反应的预测工具，这代表了环境设计理论与实际应用之间的显著差距。为了弥合这一差距，新兴技术提供了强大的解决方案。虚拟现实（VR）提供了一个沉浸式平台，可以模拟和评估未建成的设计场景，克服了传统方法仅依赖施工后评估的局限性。此外，人工神经网络（ANN）在模拟多维感官输入与人类行为之间的复杂非线性关系方面具有更强大的能力，解决了传统线性统计模型的不足。

通过整合这些技术，本研究开发并验证了一个数据驱动的预占用评估模型，该模型可以预测视听环境如何影响地铁商业空间中的停留行为质量。具体来说，本研究探讨了以下研究问题：

研究问题1（RQ1）：视听舒适度如何预测地铁商业空间中用户停留行为的质量，这种关系在不同空间布局中有何差异？

研究问题2（RQ2）：影响视听舒适度的关键环境因素是什么，如何在将舒适度作为中介的预测模型中利用这些因素来预测和最终提升设计阶段的停留行为？

本研究有三个主要贡献：（1）它推进了关于视听舒适度如何在不同地铁商业空间布局中调节停留行为的理论理解；（2）它识别并将关键的环境预测因素转化为可操作的、基于证据的设计指标；（3）它开发了一个数据驱动的预占用评估模型，使设计师和规划者能够通过有针对性的视听干预措施主动优化潜在用户的停留行为。在此基础上，引入了一个预占用评估框架，以促进基于数据的设计决策。

部分摘录

地铁商业空间中视听舒适度的挑战

视听舒适度在塑造零售环境中的顾客体验方面起着关键作用[9]。户外商业空间通常受益于丰富的自然日光和开放的声音景观，其特点是声音扩散效率高、混响低，声音场主要由扩散的环境活动（如街头摊贩）与自然或背景声音（如鸟鸣、音乐或交通噪音）混合而成。相比之下，地下零售环境面临

方法

本研究采用了一种综合方法，结合了大规模的实地调查、沉浸式VR模拟和数据驱动的建模。如图1所示，研究工作流程分为三个连续阶段：（1）数据采集和整理，从现实世界和虚拟环境中收集实证数据以形成稳健的数据集；（2）数据分析，使用统计和空间技术提取感官环境与行为之间的关键模式；以及（3）

结果

本节探讨了视听舒适度如何影响不同地铁商业空间中的停留行为，重点在于量化其直接影响。然后确定了影响视听舒适度的关键因素，以用于开发基于ANN的预测模型。为了考虑现实世界地铁环境的多感官特性，还考虑了其他感官模式（如嗅觉刺激）的潜在影响作为情境因素。然而，这些因素并未被

讨论

通过对现实世界案例数据的分析，发现视听舒适度是地铁商业空间中停留行为的重要决定因素，其影响因空间布局而异。在直线型空间中，视听舒适度强烈影响停留行为，解释了71%的行为变异（公式7），表明在结构化、类似走廊的环境中，它是停留行为的主要驱动因素，而其他感官因素（如热舒适度）可能

结论

本研究开发了一个数据驱动的框架，用于量化地铁商业空间中视听舒适度与停留行为之间的关系，并评估后续的设计结果。所开发的预占用评估模型结合了神经网络和回归分析，为提升公共交通导向发展中的感官体验和商业表现提供了经过验证的设计见解。主要发现如下：

A)

视听舒适度起着关键

数据可用性

数据将应要求提供。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本作品时，作者使用了ChatGPT来提高手稿的可读性和语言表达。使用该工具后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。

CRediT作者贡献声明

李宇泽：写作——审稿与编辑，撰写初稿，可视化，验证，方法论，概念化。张杰：软件，方法论，调查，正式分析，数据整理，概念化。陶静文：软件，调查，正式分析，数据整理，概念化。余磊：写作——审稿与编辑，监督，项目管理，方法论，资金获取，概念化。