Navigeren in gebouwde omgeving deel 2/4: Cognitie.

In deel twee in het vierluik over hoe mensen navigeren in de gebouwde omgeving bekijken we de cognitie van wayfinding. We onderzoeken hoe kennis is opgebouwd en wordt gebruikt voor wayfinding. Eerst beantwoorden we de vraag hoe informatie ligt opgeslagen en wordt bijgewerkt in het geheugen. Ook kijken we naar veelvoorkomende soorten fouten in de opgeslagen kennis. Daarna volgt een overzicht van strategieën die mensen gebruiken om kennis om te zetten in gedrag.

 

Kennis

Cognitieve kaarten

Kennis over hoe de omgeving is opgebouwd is een eerste vereiste om succesvol te kunnen navigeren. Deze kennis is in het geheugen opgeslagen in de vorm van zogenaamde cognitieve kaarten. Dit zijn netwerken van elementen die met elkaar verbonden zijn in het geheugen. De cognitieve kaart vormt op deze manier een mentaal raamwerk met informatie over de opbouw van de fysieke buitenwereld. De stedenbouwkundige Kevin Lynch (1960) heeft onderzoek gedaan naar de opbouw van deze kaarten. Hij vond vijf consequent terugkomende elementen waaruit de kaarten zijn opgebouwd: paden, knooppunten, grenzen, districten en oriëntatiepunten.

 

Voorbeeld van een mental map uit het originele werk van David Lynch (1959) (via deze link is het originele werk van David Lynch te bezoeken op de website van de MIT University).

De eerste van de vijf elementen van cognitieve kaarten zijn de paden. Dit zijn wegen voor beweging zoals straten, gangen, rivieren etc. Deze paden kruisen elkaar op knooppunten. De kaart is afgebakend met randen. Randen zijn beperkende of afsluitende elementen met meestal een lineair karakter. Voorbeelden hiervan zijn muren, bomen of slootjes. Op de kaarten bevinden zich ook districten. Dit zijn gebieden met een eigen identiteit zoals een bepaalde woonwijk of stadsdeel. Ten slotte zijn er nog de oriëntatiepunten. Oriëntatiepunten zijn opvallende elementen die mensen gebruiken voor oriëntatie en referentie. Dit kunnen monumenten of kerktorens zijn maar ook een opvallend kunstwerk of de roltrap in een warenhuis.

Cognitieve kaarten kunnen worden opgedeeld in twee soorten: spatiële kaarten en sequentiële kaarten (Appleyard, 1970). Spatiële kaarten laten zien hoe een gebied ruimtelijk in elkaar steekt. Deze kaarten geven informatie vanuit een vogelperspectief. Sequentiële kaarten geven informatie over de elementen die achter elkaar worden ervaren bij het afleggen van een route.

Hoewel spatiële kaarten een vogelperspectief hebben zijn ze ook bruikbaar in gebouwen. Een bijzondere eigenschap van gebouwen is namelijk dat ze meerdere verdiepingen hebben. De opeenstapeling maakt een vogelperspectief moeilijk en complex. Per verdieping is er daarom een spatiële kaart in het geheugen (Werner & Long, 2003). Op deze manier kan een gebouw meerdere spatiële kaarten bevatten.

De spatiële kaarten bevatten informatie over de ruimtelijke inrichting en de relatie tussen afdelingen in een gebouw. Correcte spatiële kaarten maken het mogelijk voor de gebruiker van een gebouw om de weg te vinden zonder daadwerkelijk het hele gebouw doorlopen te hebben. Het vergemakkelijkt het opzoeken van nieuwe locaties in het gebouw en vereenvoudigt het leren over hoe het gebouw in elkaar steekt (Werner & Long, 2003).

Naast spatiële kaarten is er ook kennis nodig om een route uit te stippelen. Daarnaast moet voor het lopen van de route ook de juiste paden worden gekozen op knooppunten. Er is daarom ook lokale kennis nodig. Deze lokale kennis is afkomstig van sequentiële kaarten (Werner & Long, 2003). Zowel spatiële kaarten als sequentiële kaarten moeten worden gevuld voor gebruik. Er is dus nog een mechanisme nodig die de kaarten bijwerkt. Dit mechanisme behandelen we in de volgende subparagraaf.

 

Bijwerken van kennis

In de voorgaande subparagraaf zijn spatiële en sequentiële kaarten geïntroduceerd. In deze subparagraaf wordt besproken hoe de kaarten worden bijgewerkt. Bij de eerste kennismaking van een gebouw is er nog weinig globale kennis aanwezig. Lokale kennis is er al wel in beperkte mate, omdat de omgeving direct bij het eerste bezoek al wordt waargenomen. Ergens moet er daarom een punt komen waarbij globale kennis naast lokale kennis wordt toegepast.

Tijdens de eerste kennismaking met een gebouw wordt er gebruik gemaakt van lokale topografische eigenschappen, bijvoorbeeld het aantal beschikbare knooppunten van een bepaalde locatie. Zodra de kennis in de sequentiële kaart toeneemt verandert het wayfinding gedrag. In plaats van lokale eigenschappen wordt wayfinding beter voorspelbaar door globale eigenschappen zoals de integratie van een knooppunt in de totale plattegrond. De bezoeker wisselt van een lokaal naar een globaal begrip van de omgeving zodra hij de omgeving leert kennen (Haq & Zimring, 2003).

Voor de ontwikkeling van kennis wordt bij het eerste bezoek aan een gebouw gebruik gemaakt van een brede strategie. De brede strategie bestaat uit het opdoen van lokale kennis per district in een gebouw. Na de brede strategie volgt de smalle strategie waarbij afdelingen in het gebouw met elkaar worden geïntegreerd. De smalle en brede strategie geven twee verschillende systemen aan voor informatieopslag (Haq & Zimring, 2003). De brede strategie heeft betrekking op de sequentiële kaart en de smalle strategie op de spatiële kaart. De vraag die nu over blijft is of spatiële en sequentiële kaarten tegelijkertijd of afzonderlijk van elkaar worden bijgewerkt.

Het lijkt aannemelijk dat de ontwikkeling van spatiële kaarten niet tegelijkertijd gebeurt met de ontwikkeling van sequentiële kaarten. Uit een onderzoek van Jansen-Osmann, Schmid en Heil (2007) waarbij deelnemers in een virtueel doolhof moesten navigeren, blijkt dat de structuur van de omgeving geen invloed uitoefent op de beschikbare globale kennis. Dit kwam voor ondanks dat de deelnemers wel bewust waren dat de doolhoven verschilden in complexiteit. Deelnemers kunnen het globalepatroon dus wel waarnemen, maar dit leidt niet tot een gelijktijdige bijwerking van de globale kennis. Er is dus een scheiding tussen de ontwikkeling van spatiële en sequentiële kaarten.

De scheiding is ook aangetoond in een onderzoek van Wang en Brockmole (2003). In het onderzoek werden studenten geblinddoekt rondgedraaid. Na de draaiing moesten er locaties worden aangewezen in en buiten de kamer waar zij zich bevonden. Op de locaties in de kamer werden weinig fouten gemaakt, op de locaties buiten de kamer meer en met een tragere respons. Het lijkt er daarom op dat mensen verandering in de lokale omgeving direct bijwerken maar niet veranderingen in de globale omgeving.

Waarom werken mensen veranderingen in de globale omgeving niet direct bij? De meest gangbare conclusie is dat mensen wel een representatie van de globale en lokale omgeving hebben in het langetermijngeheugen, maar er alleen een representatie van de lokale omgeving in het werkgeheugen is geplaatst (Wang & Brockmole, 2003). Dit komt omdat de globale representatie niet direct gebruikt wordt om gedrag te sturen. De globale representatie geeft bijvoorbeeld geen informatie welk specifiek pad te nemen op een knooppunt (Wiener, Schnee, & Mallot, 2004).

Doordat het werkgeheugen een beperkte capaciteit heeft wordt bij overbelasting een deel van de informatie overgeheveld naar het langetermijngeheugen. Elementen uit de lokale omgeving worden hierbij vergeleken met bestaande kennis, waarna de spatiële kaart wordt bijgewerkt (Wang & Brockmole, 2003). Over de precieze manier waarop lokale en globale kennis neurologisch worden verwerkt is nog veel onduidelijkheid. Duidelijk is in ieder geval wel dat globale en lokale informatie gekoppeld is aan spatiële en sequentiële kaarten en dat beide soorten informatie verschillend wordt gebruikt. Het blijkt ook dat de kaarten niet foutvrij zijn. De volgende subparagraaf gaat hier dieper op in.

 

Fouten in kennis

De spatiële en sequentiële kaarten blijken in praktijk meer indicaties dan perfecte representaties te zijn van de werkelijkheid. Deze subparagraaf bekijkt welke soorten fouten mensen maken.

De fouten in cognitieve kaarten zijn onder te verdelen in drie vaak voorkomende categorieën (Appleyard, 1970; Evans, 1980; Pinheiro, 1998; De Jonge, 1962). De eerste categorie wordt gevormd door incompleetheden in de cognitieve kaarten. Kleine paden en details worden vaak vergeten, maar ook grotere elementen zoals hele regio’s of specifieke oriëntatiepunten. Ongewenste plekken worden met niet goed opgenomen in het geheugen (Seibert & Anooshian, 1993).

De tweede categorie van vaakvoorkomende afwijkingen zijn deformaties van elementen. Dit kan voorkomen doordat elementen te dicht of te ver weg, of haaks in plaats van schuin worden waargenomen. De meeste van deze fouten komen voor bij knooppunten waar paden met verschillende richtingen bij elkaar komen. Andere vaak voorkomende veranderingen zijn de vervanging van niet parallelle met parallelle paden, niet rechte hoeken met rechte hoeken en kromme richtingen met rechte richtingen. Ook gebeurt het regelmatig dat mensen de afmetingen van bekende en plezierige plekken groter maken (Milgram & Jodelet, 1976). De derde categorie bestaat uit toevoeging van elementen die niet bestaan in de werkelijkheid. Vaak gebeurt dit doordat in het geheugen elementen die veel op elkaar lijken per ongeluk worden toegevoegd aan meerdere cognitieve kaarten. (Appleyard, 1970).

Tegenover vaak voorkomende fouten staat dat hoe meer cognitieve kaarten iemand ter beschikking heeft, hoe beter de cognitieve kaarten zijn ontwikkeld (Appleyard, 1970; Evans, 1980; Beck & Wood, 1976). Hoe langer we dus ook ervaring hebben met een gebouw, en hoe meer we bewegen in een gebouw, hoe duidelijker en vollediger onze cognitieve kaarten zijn. Het zou daarom ook best kunnen dat de hoeveelheid en de kwaliteit van informatie in het geheugen toeneemt door meer blootstelling aan de omgeving (Bell, Greene, Fisher, & Baum, 2001).

In deze paragraaf hebben we het begrip cognitieve kaart bekeken. We hebben gelezen dat er twee soorten cognitieve kaarten zijn: globale spatiële kaarten en lokale sequentiële kaarten. De kaarten worden bijgewerkt aan de hand van twee strategieën: de brede strategie die bestaat uit het opdoen van lokale kennis en de smalle strategie waarbij lokale kennis in globale kennis wordt geïntegreerd. In de volgende paragraaf gaan we kijken hoe de kennis uit cognitieve kaarten gebruikt wordt.

 

Strategieën

In de vorige paragraaf is dieper ingegaan op het begrip van de cognitieve kaart. In deze paragraaf worden strategieën voor wayfinding behandeld. We zullen antwoord vinden op de vraag hoe kennis uit de cognitieve kaarten gebruikt wordt om de weg te vinden. Hiervoor bekijken we eerst twee soorten strategieën: route- en surveystrategieën. Daarna onderzoeken we een derde mogelijke strategie, de oriëntatiepuntstrategie.

 

Route en surveystrategieën

Navigeren door een gebouw bestaat voor een groot deel uit het maken van keuzes, welk pad te kiezen bijvoorbeeld, of in welke richting te lopen. In de literatuur op het gebied van wayfinding worden deze keuzes aangeduid met strategieën. Deze strategieën bestaan hoofdzakelijk uit twee soorten: routestrategieën en surveystrategieën (Prestopnik & Roskos-Ewoldsen, 2000; Lawton, 1994).

Routestrategieën bestaan uit het volgen van een sequentie van instructies om van a naar b te komen. De kennis benodigd voor het opvolgen van deze sequenties wordt geleverd door sequentiële kaarten. De sequentie bestaat uit het afslaan in richtingen bij oriëntatiepunten of knooppunten. Deze strategie is minder flexibel omdat er geleund moet worden op een specifieke manier om bij het einddoel te komen. Als gevolg hiervan functioneert de strategie niet meer als er wordt afgeweken van de aangeleerde route (Lawton, 1996).

Surveystrategieën baseren zich niet op een sequentie van instructies maar op een algemeen overzicht van de omgeving. Hierbij wordt informatie over de relaties tussen locaties geïntegreerd. Om deze reden baseren surveystrategieën zich op spatiële kaarten. Surveystrategieën hebben een globale focus en maken gebruik van universele concepten die niet veranderen als er wordt bewogen. Er wordt genavigeerd met algemene referenties zoals een trappenhuis of een patio. Dit maakt de surveystrategie flexibeler dan de routestrategie, en gebruikers van de surveystrategie kunnen dan ook meerdere routes volgen om bij het einddoel uit te komen (Lawton, 1996).

Het gebruik van een route of een surveystrategie is afhankelijk van de beschikbare kennis. Mensen schakelen tussen de twee strategieën wanneer dit uitkomt. Een deelnemer die meestal een surveystrategie toepast kan bijvoorbeeld overschakelen naar een routestrategie in een omgeving die rijk is met route informatie en herkenbare punten. Een andere mogelijkheid is dat een deelnemer verandert van een routestrategie naar een surveystrategie als de bekendheid met de omgeving toe neemt (Lawton, 1996).

Het toepassen van een route- of surveystrategie kan ook tegelijkertijd gebeuren. Mensen gebruiken dan de gedetailleerde routestrategie voor de locatie waar zij zich bevinden en de meer oppervlakkige surveystrategie voor de regionen waarmee een verbinding kan worden gemaakt. Bij het plannen van een route is het zo mogelijk om sequentiële kaarten te gebruiken voor de onmiddellijke omgeving, bijvoorbeeld specifieke paden die moeten worden gevolgd, en spatiële kaarten voor de richting waarin men wil bewegen (Wiener, Schnee, & Mallot, 2004). Door gebruik te maken van beide strategieën wordt de belasting op het werkgeheugen verlaagd en de complexiteit van de informatie verkleind.

Grote complexe gebouwen hebben een extra dimensie bij het navigeren: de aanwezigheid van meerdere verdiepingen. Dit vraagt voor een aanvulling op de route en surveystrategie doordat in dit soort gebouwen er ook verticaal moet worden genavigeerd. Het wayfinding proces kan hierbij worden gezien als een probleem met twee niveaus. Het eerste niveau is het vinden van een verticale transportmogelijkheid, zoals een trap of een lift. Het tweede niveau is het vinden van de bestemming op de verdieping (Hölscher, Büchner, Meilinger, & Strube, 2009; Hölscher, Meilinger, Vrachliotis, Broesamle, & Knauff, 2005, 2006;). Naast de route en surveystrategie zijn er ook aanleidingen om te spreken van een derde strategie. Deze strategie wordt in de volgende subparagraaf behandeld.

 

Oriëntatiepuntstrategieën

De meeste literatuur gaat er vanuit dat de beslissingen bij het navigeren worden gemaakt door route- en surveystrategieën. Er zijn argumenten voor een toevoeging van een derde strategie die gebruikt maakt van alleen oriëntatiepunten (Pazzaglia, Cornoldi, & De Beni, 2000). Deze oriëntatiepuntstrategie functioneert door eerst oriëntatiepunten te detecteren. Daarna wordt doormiddel van een visuele analyse van de omgeving de eigen positie bepaald ten opzichte van het oriëntatiepunt. Met deze informatie kan vervolgens een besluit worden genomen in welke richting te bewegen. Het kan worden vergeleken met navigeren aan de hand van de locatie van een kerktoren, of op basis van de stand van de zon en de sterren. De oriëntatiepunten die geschikt zijn voor deze strategie moeten voldoen aan een specifiek kenmerk: Ze dienen altijd beschikbaar te zijn voor raadpleging.

Ondersteuning voor de aanwezigheid van een oriëntatiepuntstrategie volgt uit onderzoek naar verschillen in prestaties op een mentale rotatietest, waarbij figuren denkbeeldig moeten worden gedraaid (Pazzaglia & De Beni, 2001). Mensen met een voorkeur voor een oriëntatiepuntstrategie presteren minder goed op de rotatietaak dan mensen met een voorkeur voor een surveystrategie. De lagere prestatie op de rotatietaak kan betekenen dat deze groep minder goed in staat is om een mentale representatie van de omgeving te creëren, en deze representatie vervolgens te roteren als hun eigen positie verandert. Om met het verminderde vermogen om te gaan wordt de spatiële kaart gesimplificeerd tot enkele oriëntatiepunten die vanuit elke positie zijn te zien. Meer onderzoek moet uitbrengen of deze hypothese in de praktijk stand houdt of kan worden gefalsificeerd.

In deze paragraaf hebben we gekeken naar strategieën om de kennis uit spatiële en sequentiële kaarten te gebruiken om te navigeren. Aan bod zijn de route, survey en oriëntatiepuntstrategie geweest. Dit vormt het einde van deel twee in het vierluik over navigeren in de gebouwde omgeving. Het volgende deel zal ingaan op de perceptie van de omgeving.

Posted by Wouter Tooren

Ik ontwikkel en analyseer gebruikerservaringen in de architectuur. Psycholoog, ontwerper, oprichter van Eyckveld. Liefhebber van goede koffie.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *