Computational Analysis Method for Multi-subject Behavior in Public Spaces Based on Targeted Computer Vision Tracking

  • Chao YAN ,
  • Siyan LIU ,
  • Shanshu HE ,
  • Leiqing XU , *
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  • College of Architecture and Urban Planning (CAUP), Tongji University

YAN Chao, Ph.D., is an assistant professor in the College of Architecture and Urban Planning (CAUP), Tongji University. His research focuses on computational design, environment-behavior studies, and interactive design in mixed reality

LIU Siyan is an undergraduate student in the College of Architecture and Urban Planning (CAUP), Tongji University. Her research focuses on human-centered architectural design

HE Shanshu is an undergraduate student in the College of Architecture and Urban Planning (CAUP), Tongji University. His research focuses on human-centered architectural design

XU Leiqing, Ph.D., is a professor and doctoral supervisor in the College of Architecture and Urban Planning (CAUP), Tongji University. His research focuses on urban renewal, urban design, environment-behavior studies, environmental psychology, human engineering, and community empowerment

Received date: 2025-01-16

  Revised date: 2025-03-24

  Online published: 2025-12-10

Copyright

Copyright © 2025 Landscape Architecture. All rights reserved.

Abstract

[Objective] Quantitative analysis of children’s behaviors has emerged as a new requirement in the research on urban public spaces. To this end, the primary focus of research lies in the precise spatiotemporal positioning of the crowd within the space. Traditional methods often involve long-term video recording and manual notation of crowd positions in every frame using the “observation method”. While effective, these methods are time-intensive. With the development of computer vision technology, it has become possible to automate the tracking of complex crowd behaviors in public spaces, thereby introducing novel methodologies for computational analysis in urban public space. However, the detailed identification and analysis of different crowd categories, such as children and parents, remain a significant challenge. This research aims to establish a computational analysis method for multi-subject behavior based on targeted computer vision tracking. This method reveals interaction patterns among children, parents and spatial morphology, thereby supporting spatial optimization designs for specific crowd behaviors. [Methods] Taking multi-subject interaction behaviors in public spaces as the research object, this research adopts a three-stage research approach: technological investigation, methodology construction, and case study validation. Initially, the technical framework for targeted pedestrian tracking is established. Video data is recorded from selected angles based on spatial conditions, ensuring adequate representation of spatial-temporal dynamics. And a pre-trained deep learning model is adopted for precise localization and trajectory annotation of pedestrians. Subsequently, computational analysis and visualization methods for revealing the interaction behaviors of different groups are explored, which involves a pedestrian identification threshold model based on human proportion characteristics that enables targeted identification and differentiation of children from adults, and a dedicated analysis module designed to visualize behavioral patterns of each identified crowd and thereby provide visual patterns for the spatial-temporal distributions of different crowds. Finally, the effectiveness of the multi-subject behavior analysis framework is validated through a case study on children’s recreational public spaces. The research selects two typical children’s recreational public spaces located in commercial areas. It analyzes three key behavioral metrics: average spatial distance distribution, stay duration distribution, and passer-by count distribution. Correlation analyses and interpretations of these metrics reveal the interaction patterns between children and parents and their relationship with the spatial morphological layout. [Results] The computational analysis method for multi-subject behavior enables long-term, large-scale behavioral data collection and analysis for different crowd categories. The case study on the children’s recreational public spaces reveals that, children’s activities in radially organized spatial layouts tend to be concentrated independently in central areas, while parents often move along the periphery for supervision. No significant overlap between the activity areas of children and parents is observed, suggesting minimal need for spatial overlap consideration. In such designs, the focus should be on the orientation of children’s activity spaces, as the layout of play facilities affects the observation points of supervising parents. In linear spatial layouts, parents and children closely accompany each other, primarily engaging in stationary supervision. These layouts require the consideration of spatial overlap between parents and children, as well as additional seating or rest facilities. The placement of play facilities in linear spaces significantly influences both children’s resting positions and parents’ supervision points. The empirical findings indicate that tracking technology based on human proportion features is effective for identifying target children and adults crowds at the scale of public space. The computational analysis method based on congestion degree, static usage rate, and dynamic usage rate systematically reveals adult − child interaction dynamics, and the cross-comparative analysis using visualized heatmaps uncovers the effects of spatial features on multi-subject interaction behaviors. [Conclusion] The computational analysis method for multi-subject behavior supports spatial behavioral research involving interactions of various crowd categories and is applicable to post-occupancy evaluations and design optimization in complex public spaces. It facilitates targeted spatial renovations and facility placements based on the actual spatial usage and behavioral requirements of different crowds. The research further recognizes existing technological limitations and potential future developments. While the method effectively differentiates adults and children using body aspect ratios, it cannot yet distinguish other demographic groups and their detailed semantic behaviors. Therefore, future development using human pose tracking is essential for more refined analysis. Furthermore, this research primarily explores technical methodologies based on a case study on children’s recreational spaces in commercial areas, resulting in certain sample limitations. Future research should expand the case categories, propose comprehensive optimization principles, and validate outcomes through feedback from practical projects.

Cite this article

Chao YAN , Siyan LIU , Shanshu HE , Leiqing XU . Computational Analysis Method for Multi-subject Behavior in Public Spaces Based on Targeted Computer Vision Tracking[J]. Landscape Architecture, 2025 , 32(5) : 29 -36 . DOI: 10.3724/j.fjyl.LA20250043

基于游憩行为规律的城市公共空间优化设计是构建宜居环境的重要抓手。在当前国家聚焦“一老一小”问题的背景下,开展针对儿童人群游憩规律的公共空间精细化设计变得愈发重要。为了开展针对性研究,如何对不同主体行为数据进行定向挖掘,以及如何对主体间行为交互规律进行精准解析,成为关键的技术方法基础。本研究基于计算机视觉技术探索构建多主体行为计算分析方法,可以支撑面向具体人群行为交互的精细化设计实践。

1 面向多种人群类型的空间行为量化分析

从方法论角度看,空间行为设计实践可以归纳为“研究—评价—决策—设计”的基本流程[1]。针对整个流程,基于数据的量化分析方法一直以来都是重要的工作基础。根据从城市到建筑环境的不同研究对象,空间行为分析可以划分为宏观、中观、微观3种不同的尺度,而且根据空间尺度的不同,研究所采集的数据精度和分析维度也有所差异[2]。一般城市公共空间尺度的研究所聚焦的分析对象是行人个体轨迹的量化时空规律。其中,针对非实验室环境的真实场所,常用的方法是进行长时间的视频拍摄,并通过“人工观察法”手动标注记录每一帧画面中人的位置[3-4]。然而,这种方法往往耗时耗力,难以适用于大规模的人群数据采集,因此能进行深入分析的指标也较为有限。
近年来,空间行为研究中的数据采集方法经历着数字化革新[5]。相较于人工观察法,基于数字技术的行为观测手段可以实现自动化的数据挖掘。目前在公共空间尺度下,除了依靠全球定位系统(global positioning system, GPS)、蓝牙或无线网设备等无限通信技术[6-7],基于计算机视觉从视频数据中分割、提取行人信息的图像识别技术[8],已成为挖掘空间行为数据的重要技术路径之一。早期行人检测技术受限于背景干扰,漏检率较高。自2015年以来,随着YOLO(You Only Look Once)目标检测算法的迭代,逐渐实现了对行人运动轨迹的实时追踪[9]。当前大量研究聚焦于复杂场景下的鲁棒性与实时性优化,在检测精度和模型轻量化方面已实现了大幅提升,能够满足对复杂人群进行检测的准确性[10]
目前已有研究运用相关技术,开展空间行为分析,实现了人群行为时空数据的数字化建模[11],建立复杂场景中行人行为模式与空间要素的关联[12]。在行为数据采集精度方面,已有研究整合深度卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)进行目标检测,通过几何算法和递归函数实现精准定位[13]。在大规模人群识别方面,相关研究运用YOLOX和ByteTrack算法进行组合,用来强化多目标行人特征校准,实现了对空间场景中复杂人群运动数据的精准挖掘[14]。另有研究利用YOLO和DeepSort跟踪算法提取行人轨迹,构建包含人数、停留时长、运动速度、轨迹多样性和轨迹复杂性的活力量化指标体系[15]。在多维度数据分析方面,相关研究采用DCF-CSR改进算法耦合空间校对技术,通过轨迹参数化处理揭示环境要素对步行速度的调控机制[16];另有研究基于聚类技术探索行为模式识别,根据轨迹相似度计算框架,分析空间要素对于行人轨迹模式的影响机理[17]
相较于人工观察法,尽管基于图像识别技术的行为计算分析方法实现了数据采集的自动化,然而在人群类型的甄别方面仍有较大的局限性。在城市公共空间研究中,对于不同人群的识别和区分,可以有效揭示不同人群的需求特征,以及环境对不同人群的影响差异性[18]。例如,家长和儿童在游憩空间使用上展现出不同的需求:家长通常关注空间的安全性和可监控性,而儿童则更多地追求空间的趣味性和自由度[19]。因此,行为数据分析也需要更加精细地分辨出不同人群的行为规律,探究空间如何协调不同人群的交互和交往关系,从而更加具有针对性地设计和优化空间环境。针对这一问题,本研究在图像识别技术的基础上,探索一种基于定向视觉追踪的多主体行为计算分析方法,实现人群类型甄别与数据采集的自动化,拓展公共空间行为交互规律的分析维度(表1)。
表1 行为分析方法比较

Tab. 1 Comparison of behavioral analysis methods

行为分析方法 分析对象 分析结果 数据指向 数据规模 数据周期
人工观察法 针对不同类型人群 人群计数、行为轨迹图 人群时空行为规律、人群与人群之间交互关系 通常适用于少量样本 通常适用短时间观测
基于图像识别技术的行为计算分析方法(自动化追踪) 通常不区分人群类型 人群计数、行为轨迹图、行为分布热力图 人群时空行为规律 通常适用于大量样本 不受时间周期限制
基于定向视觉追踪的多主体行为计算分析方法(自动化追踪) 针对不同类型人群 人群计数、行为轨迹图、行为分布热力图 人群时空行为规律、人群与人群之间交互关系 通常适用于大量样本 不受时间周期限制

2 基于定向视觉追踪的多主体行为计算分析方法

基于定向视觉追踪的多主体行为计算分析方法,可以分为4个主要步骤:1)空间视频数据的采集与预处理;2)基于图像识别技术的人群追踪;3)基于特征识别模型的人群类型甄别;4)多主体行为指标计算与可视化分析。

2.1 空间视频数据的采集与预处理

为实现无人监督的高效数据采集,本研究采用了狩猎相机进行场地拍摄,获取视频素材后,并运用视频处理软件进行帧提取。帧率的选择对后续的行为分析至关重要:如果帧数过少,可能导致深度学习模型在时间序列上的连续识别出现偏差;反之,如果帧数过多,则会显著增加计算时间和算力的消耗。因此,通过实验调试,设置适宜的帧率范围为10~30 Hz。

2.2 基于图像识别技术的人群追踪

基于预处理的视频数据,进一步通过整合YOLOX和ByteTrack算法,实现对视频图像中的多目标行人追踪。ByteTrack算法在混合场景测试集中的多目标跟踪准确率(multi-object tracking accuracy, MOTA)达到80.3%,性能明显优于同期其他算法[20],能够在复杂的空间环境中精准捕捉大量人群的行为轨迹[21-22]图1)。针对视频行为数据向正投影平面空间的映射问题,本研究引入逆透视变换(inverse perspective mapping, IPM)算法。在 数据采集之前,基于现场空间布局,在地面规划一个正方形观察区域,并对区域的4个角点进行位置标注。在进行视频数据的行为追踪时,首先在视频图像中标记“4个角点”所对应的图像像素点,计算从视频图像像素坐标向现实空间坐标的转换参数,构成由8个参数组成的逆透视转换矩阵。之后,逆透视变换矩阵被应用到所有行为数据的转换中,从而获得行人在现实空间的三维运动坐标及其时空信息(图2)。
图1 基于深度学习的空间行为追踪流程

Fig. 1 A deep learning-based workflow for spatial behavior tracking

图2 逆透视变换(IPM)原理

Fig. 2 The principle of Inverse Perspective Mapping (IPM)

2.3 基于特征识别模型的人群类型甄别

在多主体行为计算分析方法中,基于个体的特征差异进行人群甄别是关键步骤。当前图像识别技术的人群甄别能力主要受限于视频数据中行人的像素分辨率,因此人群甄别精细度与所观测空间对象的尺度直接相关。针对微观尺度的空间,可以通过步态规律、形象特征进行行为类别、身份类型的甄别;针对更加近身的空间,可以通过更加精细化的人脸识别进行情绪类别、年龄差异的甄别。例如,深度相机普遍应用于此类相关空间行为研究中,美国麻省理工学院团队通过在狭窄的走廊空间中安装Kinect深度相机传感器,采集空间中行人的微观行为数据,进行特定行为的抓取[23]
然而,在公共空间尺度,由于视频数据中可被甄别的微观特征较少且甄别精细度较低。因此如何挖掘计算机可识别的人体特征成为关键技术难点。针对儿童游憩空间,适用儿童的年龄在3~12岁,其人体比例与成人有着显著差异,因此本研究将追踪目标的高宽比作为人群类型甄别的关键特征依据。在人群追踪过程中,算法会自动识别视频中的行人并生成追踪框。通过设定追踪框的高宽比筛选范围,可以区分具有不同高宽比的对象。儿童追踪框对应的高宽比在1∶1~2∶1,成人追踪框对应的高宽比是3∶1~4∶1。当设定为相应的范围时,算法可以仅筛选出符合该比例的人群行为数据,为不同人群之间的交互关系分析提供数据基础(图3)。本研究在视频数据中抽取样本,分别进行计算机视觉追踪与人工甄别,通过对甄别结果进行对比分析,验证了基于人体比例的自动化甄别方法可以达到准确性要求。设定的甄别阈值超越了步行姿态、拍摄角度以及人体差异的影响,可以精确识别出成人和儿童两类人群。
图3 人群定向追踪的基本机制

Fig. 3 Fundamental mechanisms of targeted crowd tracking

2.4 多主体行为指标计算与可视化分析

基于不同人群主体的行为轨迹数据,本研究进一步构建多维度的行为指标计算方式,通过在行人追踪的过程中对多主体行为指标进行累积计算,最终生成行为规律的可视化分析图,包括3个行为指标:区域内人群平均距离、区域内驻留时长,以及区域内经过人数(图4)。其中,区域内人群平均距离表征人群的聚集程度,区域内驻留时长表征人群在空间中的静态分布,区域内经过人数表征人群在空间中的动态分布。通过对3个指标的关联性分析,实现对人群交互规律的综合性解析。
图4 公共空间人群行为分析指标

Fig. 4 Metrics of analyzing crowd behavior in public spaces

区域内人群平均距离的计算方式是以行人的位置坐标为基础,通过计算每2个人之间的距离,再统计计算平均值,从而得出人群的平均距离,表征区域的聚集程度。区域内驻留时长的计算方式是通过记录每个行人在某一区域内停留时长,并通过累加所有行人在该区域的停留时长,最终得出区域的驻留时长,表征该区域的静态使用率。区域内经过人数的计算方式是通过对行人进行计数,并将穿越每个区域的人次进行累加,最终得出区域的总经过人数,表征该区域的动态使用率(图5)。
图5 行为分析指标计算逻辑的图解解释

Fig. 5 Diagrammatic explanation of the computational logic behind behavior analysis metrics

为了有效衔接行为规律与设计原理,本研究将3个指标的数据转译为空间热力图,指向对空间维度的认知规律。通过对空间平面进行像素化,以从深蓝到深红的颜色反映区域内人群平均距离、区域内驻留时长、区域内经过人数3个指标的大小。颜色越接近红色,表示平均距离越小、驻留时间越长或经过人数越多。这些可视化分析模块可以清晰地反映出空间内不同人群主体的动态分布变化,并辅助设计师解读不同人群的行为规律及空间交互关系。

3 多主体行为计算分析方法实证——以儿童游憩空间为例

儿童游憩空间是一个典型的多人群主体空间场景,主要由儿童和成人(家长)共同使用。因此,这类空间为本研究提供了一个理想的实验场所和验证案例,用于测试多主体行为计算方法的有效性。
儿童游憩空间的安全性是设计和管理中的重要指标之一[24],如何建立一种安全且舒适的看护模式是空间布局的关键。游憩空间既要满足儿童独立活动的需求,也要为家长提供合适的监护和互动环境[25]。家长和儿童对空间的使用有明显的区别,同时两者的行为又会相互影响。例如,家长驻留的位置往往会受到儿童活动轨迹的直接影响,并且这种影响会随着空间安全性的不同而有所差别。在安全性较低的环境中,家长通常会跟随儿童活动,以便及时进行看护和干预。
然而,由于儿童游憩空间具有高度动态性,往往会形成复杂的人群分布,因此基于人工手动标注的传统研究方式难以精确记录儿童与成人的行为。通过多主体行为计算方法,可以自动过滤儿童与家长的行为数据,分别解析两者在空间中的时空分布规律,对于儿童游憩空间的评估和优化设计来说,将具有更加细节化的解释力。

3.1 儿童游憩空间的行为数据采集

城市儿童游憩空间包含社区公园、商业区儿童活动场地和城市公园3类。其中,商业区儿童活动场地所处的周围环境安全性差异较大,导致家长和儿童的行为交互关系更加多变。因此,本研究基于商业公共空间布局对公共行为的影响理论[26],重点选取商业区内的儿童活动场地作为研究案例,分析空间特征对“家长-儿童”交互关系的影响。为了检验本方法对复杂人群的解析能力,实验数据采集时间设定为周六下午4:00—6:00。该时间段的商业区儿童活动场地人群最为密集,可以反映典型的商业空间使用状态。
经对商业区儿童活动场地进行类型学分析,可归纳为2种典型的空间布局:中心放射型空间布局和线性带状空间布局(图6)。针对上述2类空间,本研究选取了上海江湾体育场商业广场(简称江湾广场)和西岸凤巢广场(简称西岸广场)中的儿童活动场地作为代表性案例(表2)。江湾广场属于中心放射型空间布局,游戏设施配置集中在区域中央,同时具有更强的开放性,与周围的商业区较为融合。西岸广场属于线性带状空间布局,由南至北分为3个平行的“条带”,其中中间“条带”上布置着儿童游戏设施,与周围的交通流线的区隔较为明显。
图6 商业区儿童游憩空间类型分析

Fig. 6 Analysis of the types of children’s recreational public spaces in commercial areas

表2 行为数据采集场地指标

Tab. 2 Indicators of the sites for behavioral data collection %

场地名称 游戏场地占比 边界区域占比 公共座位密度 设施界面密度
江湾广场 64.28 75.79 6.08 10.04
西岸广场 58.38 48.21 0.37 3.02
在2个场地中选择相同的时间段进行拍摄,确保所采集到的人群类型、规模和行为模式均一致,有利于更加准确地对比不同空间布局对“家长-儿童”交互关系的影响。由于本研究通过计算机视觉直接追踪自然状态下的行人,采用远距离拍摄的方式获取行为数据,不会存在暴露个人隐私的风险。

3.2 儿童游憩空间的多主体行为分析

针对2个场地,通过俯视视角进行2 h的视频拍摄,并运用前述方法进行多主体行人追踪。在本方法的验证实验中,一方面通过对全人群进行追踪和计算,获取非定向的群体行为数据作为对照组(图7);另一方面,通过调节追踪框的比例关系设定,定向筛选计算出家长和儿童2种人群类型的行为数据,验证本方法对两者交互关系的精细化解析能力。基于追踪获取的行为数据,运用前述的3种指标计算模块,分别对区域内人群平均距离分布、区域内驻留时长分布和区域内经过人数分布3个方面情况进行计算及可视化分析。
图7 江湾广场(7-1)和西岸广场(7-2)全人群热力图

Fig. 7 Whole-crowd heatmaps of Jiangwan Plaza (7-1) and West Bund Plaza (7-2)

在江湾广场中,针对人群平均距离进行分析:家长分布较为密集的区域集中在两侧的看护座位区,而儿童分布较为密集的区域则集中在中心的儿童游乐设施区域,人群分布形态略有交叉;针对驻留时长进行分析:家长的驻留时长普遍较短,有限的驻留区域均匀散布在整个场地,儿童具有相对较明显的长时间驻留区域,主要分布在游乐设施附近;针对经过人数进行分析:家长经过人数较多的区域主要分布在空间中由低矮植被限定的2条边界上,且呈现为较为纤细的线型,形成一个包围式的看护模式,儿童经过人数较多的区域相对更加显著且集中,主要聚集在游乐设施区域内(图8)。
图8 江湾广场多主体人群热力图

Fig. 8 Multi-subject crowd heatmaps of Jiangwan Plaza

在西岸广场中,针对人群平均距离进行分析:家长与儿童的密集分布区域较为重合,二者都集中在儿童游乐设施附近;针对驻留时长进行分析:家长驻留时长较多的区域集中在南北两侧的看护休息区,呈线性分布,而儿童的驻留区域同样在南北两侧区域,但是分布较为分散,呈现为4个点状分布;针对经过人数进行分析:家长经过人数较多的区域位于南北两侧的带状区域上,而儿童经过人数较多的区域则集中在往返于南北两侧的游乐设施通道(图9)。
图9 西岸广场多主体人群热力图

Fig. 9 Multi-subject crowd heatmaps of West Bund Plaza

4 多主体空间行为交互类型分析

基于可视化热力图所表征的信息,人群平均距离的峰值区域可代表聚集交往行为的空间;驻留时长的峰值区域可代表家长或儿童静态使用的空间;经过人数的峰值区域可代表家长或儿童动态使用的空间。通过分析人群平均距离、驻留时长和经过人数3组热力图的交叉关联,可以从空间维度解析出儿童、家长交互行为规律,以及与空间形态布局的关系。

4.1 中心放射型空间的多主体行为交互关系分析

在江湾广场的中心放射型空间中,家长主要分布于四周的边缘区域,儿童位于中心游乐设施附近。与之相呼应,江湾广场空间布局呈现为“四方边界,中心为儿童游戏区”的放射型平面布局(图10)。
图10 江湾广场人群交互关系图解

Fig. 10 Diagram of crowd interaction relationships in Jiangwan Plaza

中心放射型平面布局使得儿童与家长的距离较近,天然提升了儿童与家长的空间安全感。反映到行为规律中,从图8儿童平均距离热力图深红区域、儿童驻留时长热力图明黄区域、儿童经过人数热力图明黄区域可见,儿童活动相对独立地集中活动于中心区域;从图8家长经过人数热力图明黄区域可见,家长在场地四周进行动态看护,并且未见儿童与家长活动区域的交集。因此,这类空间可以结合不同人群需求,对中心区域和周边区域进行独立的针对性设计,而无需过多考虑家长和儿童之间的交叉使用。
中心放射型平面布局会造成看护过程中的视线遮挡问题。反映到行为规律中,从图8家长驻留时长和经过人数热力图综合来看,家长往往不会在空间中驻留,而是会沿着边界不断移动进行看护。因此,这类空间对于座椅等看护休息设置的需求较小,可少量布置。
中心放射型平面布局中的行为规律受到设施摆放朝向的影响较大。从图8儿童经过人数热力图深红区域可见,儿童的主要奔跑方向呈现为南北向;同时从图8家长平均距离和经过人数热力图深红区域可见,家长的聚集区域则相应地在空间的东西两侧;两者成垂直关系。这是由于活动设施的布局会影响儿童游玩时的移动方向,进而会影响外围家长看护时的聚集观察区域。因此,在此类空间设计中可重点关注儿童活动空间的方向性,并根据“避免家长聚集”或“促进家长社交”等不同目的,实施不同的微空间设计干预。

4.2 线性带状空间的多主体行为交互分析

在西岸广场的线性带状空间中,家长和儿童的分布区域均呈现为带形。与之相呼应,西岸广场由3条平行的带状空间组成,南北2条分别为休息区,中间1条为儿童游戏区(图11)。
图11 西岸广场人群交互关系图解

Fig. 11 Diagram of crowd interaction relationships in West Bund Plaza

线性带状空间布局使得安全性成为儿童与家长重要考量因素。反映到行为规律中,从图9中的儿童驻留时长和经过人数热力图可见,儿童会通过2条带状休息区进行有限的横向移动,进而从特定位置进行休息区之间的大量纵向移动;与此同时,从图9中的家长驻留时长和经过人数热力图可见,家长同样会在2条线性带状休息区进行横向移动,表明家长在紧跟儿童的活动轨迹进行近距离看护。
线性带状空间布局的活动范围较大,对休息区域的需求也更大。反映到行为规律中,从图9中的家长驻留时长热力图的明黄、深红区域看,家长在整个休息区域均匀分布着大量驻留行为,说明家长的行为总体上以驻足看护类型为主;从图9中的儿童驻留时长和经过人数热力图的明黄、深红区域看,儿童往返于游戏区和休息区,并会有较长时间的驻留区域,说明儿童会在游戏一段时间后回到家长附近进行休息。因此,这类空间休息区往往需要同时考虑家长和儿童之间的交叉使用。
线性带状空间布局中的行为规律主要受设施位置的影响。游戏设施在带状空间中的位置会决定儿童的纵向奔跑路线,而儿童的纵向活动又会进一步决定儿童的休息位置和家长的看护位置。因此,活动设施在线性带状空间上的排布“节奏”可以影响家长和儿童在整个空间中的分布密度。例如,通过设计活动设施的布局可以调节空间的使用效率,避免局部空间的过度拥挤。

5 结论:以定向追踪技术支撑多主体空间行为交互理论

空间与行为的相互作用是城市公共空间设计的基础。当前研究普遍将空间中的人群作为一个整体进行分析,关注空间环境对人群行为的影响机制。然而,这一整体化的视角在方法论上忽略了不同类型人群对空间环境的差异性反应,难以揭示空间与行为之间的复杂作用逻辑。空间与行为的相互作用关系应被理解为一个多层次的嵌套系统:既包括空间对整体人群的直接作用,也涉及空间条件下不同类型人群之间的动态交互关系[27]。因此,如何更加精细化地解析人群之间的交互规律,对于营造包容性的空间环境至关重要。本研究从技术方法角度,通过提出一种基于定向视觉追踪的公共空间多主体行为计算分析方法,探索不同人群之间交互机理的解析路径,为理解城市公共空间中复杂行为模式提供新的理论视角。
从“研究—设计”的转化角度看,多主体行为交互的可视化分析,可以提供直观的空间行为规律,对于设计导向的城市公共空间研究至关重要。通过以热力图为媒介进行多维度行为指标的交叉关联分析,可以从形态学的角度挖掘出:1)不同人群各自的空间分布规律;2)不同人群各自的行为形态细节;3)不同人群之间的动态交互模式。这种形态学的分析对于空间行为视角的设计实践至关重要[28],可以直观地揭示空间布局对人群之间交往规律的作用,进而支撑空间设计决策。将基于定向视觉追踪的多主体行为计算分析方法用于已建成公共空间的后期使用评估,可直观地揭示空间中不同人群的分布情况和交往模式是否符合设计预期;亦可用于公共空间的改造提升,根据不同人群的实际空间使用和行为需求,进行精准的布局优化和设施植入。本研究将在后续研究中整合热力图分析与统计学层面的数据关联分析,以提升热力图可视化分析的客观性和准确性。
本研究提出的多主体行为计算分析方法是基于现有图像识别算力条件下的一种定向视觉追踪机制。通过人体的高宽比来识别不同主体,在区分成人与儿童时表现较为理想,但是尚无法对其他类型的人群类别进行甄别。同时,本研究基于行人轨迹数据进行行为交互规律的解析,尚未深入到具体行为语义的微观层面。针对上述两方面的局限性,基于人体位姿数据追踪的行为分析成为前沿发展的重要方向,可以支撑更加精细化的定向追踪与解析。另外,本研究的研究目标是探索多主体行为计算分析方法,因此仅选取人群活动复杂度较高的商业区儿童游憩空间作为验证案例,在样本类型上具有一定的局限性。本研究构建的行为计算分析方法,未来将进一步应用于实际工程案例的研究中,通过构建全面的样本类型,提出针对儿童游憩空间的综合优化设计策略,并通过改造后的用户反馈分析,进行实践验证。

致谢(Acknowledgments):

参与本研究的学生还包括同济大学王文杰、张蓝铭、安与同、文树、龙旖旎,在此表示感谢。

文中图表均由作者绘制。

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Outlines

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