引入参照基准的使用后评价方法及其在照明改造工程中的应用

时间：2024-07-28

赵晨凯，刘瑞灵，姜天宇，唐笑涵，杨彪

(哈尔滨工业大学(深圳)建筑学院，广东深圳 518055)

引言

作为一种研究型设计(research-based design)的常用方法，使用后评价(post-occupancy evaluation，POE)的定义是“对建筑物及其环境在建成并使用一段时间后进行的一套系统的评价程序和方法”[1]。使用后评价通过对建筑及其环境的预期目标与其实际使用情况和使用者的反馈进行对照和比较，在城市规划与建筑设计过程中建立起反馈机制，从而为建筑与环境的规划、设计和决策提供可靠的依据，体现出了更广大受众的直接利益和设计实践中“以人为本”的根本目标。

从20世纪60年代至80年代，欧美国家从环境心理学的角度，逐步发展出了一套关于数据收集、技术分析、主客观评价指标、评价模型及设计导则等方法的体系，包括调研、访谈、系统观察、行为地图、档案资料分析和图像记录等一整套开展POE的技术手段。自Presier等[2]建立相对完整的POE方法体系至今，使用后评价已经成为国际上通用的成熟评价技术，并催生出了专业的POE服务机构和从业人员。

我国在建成环境使用后评价领域的相关工作始于20世纪80年代。例如，常怀生[3]于1992年在全国范围内对住宅、办公和医疗建筑开展了调查，吴硕贤团队在1900—1993年间开展了一系列从厅堂音质扩展到居住区生活与环境质量的使用后评价[4]，并在该领域培养了一批人才。在照明与光环境领域，杨公侠[5]对视觉环境的使用后评价方法进行了系统性的研究。李道增[6]在1999年出版的《环境行为学概论》和胡正凡和林玉莲[7]在2000年出版的《环境心理学》中也对POE的基础知识进行了介绍。尽管如此，使用后评价在我国的实践发展较为缓慢，一方面是因为参与各方意识薄弱，另一方面是因为缺乏长期、系统的实践经验和相关数据库，还有一方面是因为没有明确的操作主体、标准的评估模版和成熟的方法体系[8]。

从科学方法和循证实践的角度来看，由于时间、天气、样本等干扰变量(confounding variable)的存在，大多数基于单一时间轴的常规使用后评价数据都会面临较低“外部有效性”(external validity)的风险[9]。针对建筑光环境的照明改造工程，在各种建筑设计和施工类型中属于施工周期较短、效果显现较快的项目。无论是开展对改造后照明效果的使用者主观评价，还是对光环境参数进行客观测量，相比开展全面的建筑使用后评价来说都更直观明确，成本低而易于接受，更易于获得有针对性的结论，以便进行改进和优化。然而，我国的灯光亮化工程和照明改造工程中却鲜有开展“使用后评价”的先例。

本研究适逢一项专为“深圳夜景2030”国际照明活动服务的小规模照明改造工程在某大学校园内落成，便借此机会分别在改造前后进行了关于使用后评价的调查研究，以期为使用后评价在我国照明改造工程中的广泛应用提供操作方法的模板和科学的实证数据。

1 引入参照基准的使用后评价方法

作为一项适用于多领域的综合性研究方法，POE涉及建筑环境、建筑功能、建筑设备和人的需求等各方面要素，并没有参考规范和普遍认可的一般性流程。执行POE时的具体流程会根据实际情况需要和调查具体问题而定，不同建筑工程中POE的实际操作流程差异很大[10]。

虽然暂缺一般性流程，但是有一些处理方法却是在各类使用后评价实验中都常常被采纳的，主要包含调研、数据收集、数据分析三个步骤。调研阶段为了解建筑背景和现状，需要研究者和各方面沟通或通过其他途径收集资料；数据收集包括主观评价和客观测量两大内容，前者要求采用问卷调查、访谈和全程调研评估的方式，后者则需要根据实际需要进行声光热等物理因素测量、室内质量检测或设备能耗等的统计；数据分析阶段主要采用统计学和评价学的分析途径和工具，常见有失败数分析法、对比评定法、清单列表法，以及计算机辅助分析工具等[8]。

对于新建项目和改造项目的差异，实施POE分析时应有针对性地采用不同的数据收集和数据分析方式。例如，使用对比评定法时，常对新建项目以可度量的标准和其他参照建筑进行横向对比，比如对建筑进行物理数据的测量对比；但当将使用后评价用于已有建筑的改造项目时，改造前后的建筑自身就是很好的前后比照，因此无需其他参照对象，而直接将采用客观测量和主观评价的方法用于改造前后的项目本身即可。

目前对于照明工程的评价主要都是基于物理参数的实施前软件模拟[11]或实施后层次分析法[12，13]的单次评价，但由于人对光环境的评价同时涉及到物理学与心理学的评价方面，仅仅使用物理参数不能全面描述人对光环境的感知和认识，因此更适合进行主观问卷的调查方法。尽管主观问卷法效率高，但由于外部干扰变量具有不可控性，主观调查的结果很可能会受到如天气、人流量、周围环境变化、受访样本、受访时间等因素的影响，降低POE结果的外部有效性。

为了减少干扰变量的影响，本文提出了适用于照明改造工程的“引入参照基准的使用后评价方法”(Post-occupancy Evaluation with Reference，POE-R)，即分别在改造前后对目标建筑和参照基准建筑进行照明参数的实地测量和使用者主观问卷调查的评价方法。该方法在问卷方面采用对改造的目标对象(Target)本身在工程实施前后分别进行两次调研，同时引入附近另一未纳入改造工程的对象作为参照基准(Reference)，让潜在使用者同时对两个对象进行评价。

POE-R方法的有效性基于如下假设：参照基准在改造工程实施前后并没有变化，因此评价结果应该保持稳定不变，而前后两次的差异是由改造之外的干扰变量所引起的；干扰变量所引起的评价结果的变化，同样会作用在目标对象上，因此可以用Reference的评价结果在改造工程实施前后的差值修正Target的评价结果，以消除干扰变量的影响，提高POE的外部有效性和整体评价效力。

2 某大学照明改造项目案例

2.1 项目背景介绍

本次照明改造工程的改造对象建筑物T栋(Target)位于广东省深圳市城区某大学校园内，是一栋主要功能为学术报告厅的独栋建筑，该栋建筑物夜间进出人流量不大，由于外部照明设施不完善导致光环境质量较低，改造前实地测量不符合《建筑照明设计标准》[14]和《城市道路照明设计标准》[15]的要求。

2019年5月，由照明设计师面出薰先生发起的主题为“深圳夜景2030”的世界照明调查团(Lighting Detectives)论坛活动在深圳举行，并在T栋建筑举行了总结汇报和闭幕式。因此，主办方和承办方针对T栋的外部照明联合开展了照明改造工程，以提高T栋入口和门厅的整体光环境质量。照明改造工程实施前后的状况对比如图1、图2所示。

图1 照明改造前后T栋入口处的照明情况

图2 照明改造前后T栋门厅照明情况

照明改造项目针对前期T栋建筑外部光照过暗的状况，增设了照明设备，其中有三类灯具，以建筑入口位置向两侧依次是：设置在檐部的四盏朝向地面的投射灯，在檐部两侧的两盏路灯和在路灯外侧的两盏环状投射灯。具体位置如图3白色方块区域所示。

图3 照明改造增加灯具位置示意图

2.2 数据收集

为全面了解改造前后T栋建筑的照明状况，在工程实施前后均进行了“光环境的客观测量”和“使用者的主观评价”。照明改造前的实地测量时间为2019年5月5日22：00—22：30，此时校园内人流较小，周围环境稳定，对数据测取的干扰较少；问卷调查的时间为2019年5月6日20：00—22：00，这个时间段内校园内来往师生较多，可以得到较多的数据样本。改造后测量时间为2019年6月9日22：00—22：30，问卷调查时间为2019年6月11日20：00—22：30。

1)实地测量。为了探明改造前后的T栋外部是否符合照度标准的相关要求，本研究测取了建筑外部的夜间水平照度，测量点分别为T栋建筑的入口处，建筑外的台阶处和建筑正前方的道路处。在三个测量位置均画出边长三米的正方形，各线上的相邻点之间距离为1.5 m，在九个点上各测取三个有效数据，减少单次测量的误差。水平照度的具体测量位置如图4所示。

图4 T栋建筑入口处水平照度测量位置示意图

2)问卷调查。考虑到光环境与人的感受紧密相关，本研究对使用者进行了问卷调查，问卷调查的内容是针对T栋建筑(Target)和R栋建筑(Reference)的外部照明情况同时评分。R栋是距离T栋一百米左右的教学楼，由同一条校园道路连接，两栋建筑所处的整体环境状况类似，因此将R栋建筑定为本研究案例中的参考基准。为了进一步增强数据的可靠性，一部分受访者从R栋走向T栋，另一部分则从T栋走向R栋，并在该过程中进行评分。评分项目有整体照明状况、人脸清晰度、安全性、亮度、方向性、眩光和美观度八个方面，涉及到对于光环境理性的评价和感性的感受。分值按照Likert量表，从-3到3分有七个等级，分值越高代表越舒适。

3 结果与分析

3.1 光环境的客观测量

表1中数据是T栋三处测量位置的水平照度值，根据每个点所测取的三个值，将其求平均值，代表该点处的水平照度。再对九个格点的水平照度求平均值，以代表该区域的平均水平照度。表1中，位置1到位置9的每个数值都有3个数据点，共计162个数据点。

表1 照明改造前后T栋入口处的水平照度测量值

由表1可知，改造前各区域的水平照度均低于1.0 lx，不满足基本的室外照明需求，影响行人对路面形态的辨析。由于照明改造的新增灯具的位置靠近建筑物，因此门口和台阶处的水平照度值出现很明显的提升。建筑前的道路平时并不用于机动车的通行，其水平照度4.9 lx基本达到夜间行人使用道路的需求。台阶处的平均水平照度在改动前后均低于标准要求的40 lx，但是在改动后水平照度达到30.9 lx，照明水平有较大提升，降低了行人在台阶处行走的危险性[16]。

3.2 使用者的主观评价

照明改造前后两次调查各收集了40份有效问卷，包括每次对T栋和R栋进行评分后收集的数据。根据所涉及的八个方面，将所得到的四十组数据求平均值，得到表2。表2中每个值由40个数据点求平均值得到，总共有1 600个数据点。

表2 照明改造前后使用者调查问卷得分

图5 照明改造前后使用者问卷调查结果

根据水平照度的测量结果，进行照明改造之后T栋照明整体水准有明显的提升，根据图5，本研究发现在照明改造后的问卷调查中，不仅T栋建筑的得分上升了，R栋建筑的分值也有了明显的升高。而由于在T栋建筑经过了改造，R栋建筑并未发生变化，因此其前后评价得分应当保持基本不变。

之前引入R栋建筑作为对照时，目的是给受访者对照评价的基准，但是考虑到R栋的评价分值在前后两次调查中有较大浮动，本研究引入POE-R处理方法。用R栋建筑的两次分值作为参考基准，用T栋建筑的分值减去R栋的分值得到T栋的相对分值，再比较前后两次相对分值的变化量：设X=T2-T1，Y=(T2-R2)-(T1-R1)，角标1、2分别表示前、后两次问卷。

用X代表在没有对比的条件下，T栋建筑的改善状况；用Y代表引入参照建筑物后反映出的提升水平，因为T2-R2与T1-R1分别表示在照明改造前后两次调查中T栋相对于R栋的分值，两次相对分值之差表示评价提升程度。即X代表传统POE进行统计分析的，Y则代表POE-R的数据处理方式。

图6 传统POE与POE-R方法的数据处理结果对比

在进行了X与Y的数值比较后，本研究发现除去“整体照明”这一项外，POE-R得出的取值大幅低于传统POE处理方法的取值，尤其是“亮度”一项上两种方法得出的结果存在大幅度差距，说明传统POE对改善程度的评价过高。

以数据中的“眩光”一项为例，X的值为0.35而Y的值为零，若使用POE传统的处理方法，得出的结论是：若使用POE传统的处理方法，得出的结论是：照明环境在各项主观评价上均有较大的提升，仅有眩光的改善效果较为不明显；而使用POE-R时，因为排除了参考对象R栋评分上升的因素，所以得到的结果中T栋的改善程度会降低，甚至在使用者的评价中眩光是没有任何改善的。

3.3 案例讨论与结论

本研究使用POE评价方法体系，包括客观数据测量和主观评价调查。在主观调查时，考虑到T栋建筑自身单独对比所得出的数值易受到外部干扰因素的影响，因此使用POE-R，以参照建筑R栋的评价得分作为评价基准，调整T栋的得分。

通过对照度的测量和问卷调查的结果处理，本文得出以下结论：

1)案例照明工程改造后，T栋入口处照明状基本符合CIE的照度标准要求，地面过暗的情况基本得到解决；

2)通过对问卷结果的分析，研究发现使用者对T栋的主观满意度整体上有所提升，仅有对眩光情况的评价并没有实质性的提升；

3)由于参考对象R栋的评价分值也有上升，因此使用POE-R得出的分值要比传统POE要低，即相较于将单一对象直接对比，实质上T栋的改善水平要更低。

本研究的评价系统仍存在着一些问题，例如：数据的测量方面不全，研究只测量了水平照度，缺少反映人脸清晰度的垂直照度；问卷没有避免指向性很强的的提问，因而受访者很容易可以猜到此份问卷的意图[17]；由于外部干扰变量具有不可控性，主观调查的结果很可能会受到例如天气、人流量、受访样本、受访时间等，导致原来可能反映出来的数据差异并未得到体现。

尽管存在干扰变量，但是POE-R用引入的参照建筑物修正目标建筑物的得分，可以在很大程度上消解主观性调查的不确定性，接近固有的得分差距，使原本难以测量的主观评价在一定程度上变得可度量，使最终结果更为客观可信。