A methodology for assessment of spatial performance in hospital buildings through immersive virtual reality and behavioural sequence analysis
Kapsayıcı sanal gerçeklik ve davranışsal dizi analizi yoluyla hastane binalarında mekansal performansın değerlendirilmesine yönelik bir metodoloji
- Tez No: 878571
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEVİL YAZICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilişim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Bir yapının mekansal ve yön bulma performansları, onun ne kadar verimli çalıştığını etkileyen temel unsurlardandır. Özellikle hastaneler gibi birbirine bağlı birimler içeren karmaşık binaların işlevselliğinde çok önemli bir rol oynarlar. Mekansal performans, mekansal düzen, iç tasarım, iklim ve aydınlatma koşulları gibi birden fazla fonksiyonel veya ergonomik faktör tarafından belirlenip, bir mekânın kullanılabilirliğini temsil eder (Werner ve Schindler, 2004). Mekansal düzen, yani bir yapının kat planının düzeni, yön bulma performansında kritik bir rol oynar ve sosyal etkilere sahiptir (Hillier ve Hanson, 1984). Yön bulma, kullanıcıların bir yerden, hedef noktasına ulaşırken yaşadıkları süreçtir. Bir binanın yön bulma performansı yetersiz olduğunda zaman kaybı ve kullanıcı üzerinde olumsuz etkiler ortaya çıkar. Yön bulma davranışını anlamak ve tasarım sürecine dahil etmek, insan odaklı binaların tasarlanmasını sağlar. Yön bulmayı etkileyen 2 ana faktör olduğu varsayılabilir: insan faktörleri ve çevresel faktörler. İnsan faktörleri şu şekilde gruplandırılabilir: yön bulma bilişi; yön bulma davranışı, bireysel farklılıklar ve grup farklılıkları (Jamshidi ve diğ, 2020). Weisman (1981), yapılı çevrelerde yön bulma performansını etkileyen dört adet çevresel değişken tanımlamıştır: görsel erişim; mimari farklılaşma derecesi, işaretlerin kullanımı ve mekansal yerleşim. Bu çalışma temel olarak bir insan faktörü olan yön bulma davranışına ve çevresel faktörler olan görsel erişim ve mekansal yerleşime odaklanmaktadır. Yön bulma üzerine çalışmalar genellikle daha üst bir bakış açısıyla davranışsal detayları ve davranışlar arasındaki ilişkileri göz ardı etmektedir. Ayrıntılı ve sıralı davranışsal verilerin Kapsayıcı Sanal Gerçeklik (Immersive Virtual Reality: iVR) aracılığıyla toplanması mümkündür. Bu çalışma, insan yön bulma davranışını daha iyi anlamak için hastane binalarındaki yön bulma davranışını iVR aracılığıyla mekânsal özelliklerle ilişkilendirerek detaylı bir şekilde incelemektedir. Bu şekilde yön bulma sürecinde düşünme biçiminin ardındaki dinamikleri ve mekansal özelliklerle ilişkisini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Araştırma soruları, (1) mekansal plan yerleşiminin yön bulma davranışı üzerindeki etkileri, (2) mekansal özelliklere bağlı olarak yön bulma süreci sırasında tekrarlayan davranışlar arasındaki ilişki, (3) sanal gerçeklik (Virtual Reality: VR) aracılığıyla yön bulma süreci hakkında elde edilebilecek davranışsal verilerin detay seviyesi olarak sıralanabilir. Hastane binalarında yön bulma davranışları ile mekânsal yerleşim arasındaki ilişki iVR aracılığıyla incelenerek Davranış Dizisi Analizi (Behavioural Sequence Analysis: BSA) ve Mekan Dizimi Analizinden yararlanılmaktadır. BSA, davranış ve olay zincirlerinin zaman içinde birbirleriyle bağlantı şekillerini araştırmak için kullanılan bir yöntemdir (Marano ve diğ, 2020). Her bir davranışın veya olayın bağımsız olarak değil, birbirleriyle ve bağlamla ilişkili olarak analiz edilmesini sağlarken, aralarındaki geçişler hakkında bilgi verir. Davranış geçişleri arasındaki tekrarlar, bu tekrarların sıklıkları ve davranışların sıklıklarını değerlendirerek kişinin düşünme şeklini irdeler. BSA öncelikle kişinin gözlemlenmesi ile başlar ve gözlemlenen her davranış karşılık gelen zaman verisi ile sıralı olarak listelenir. Bu gözlem sahada eş zamanlı gerçekleştirilebileceği gibi video kayıtlarından geriye dönük şekilde de yapılabilir. Bu çalışmada gözlem, video kayıtları incelenerek geriye dönük olarak gerçekleştirilmiş ve yön bulma sürecinde gözlemlenen davranışlar ele alınmıştır. Mekan Dizimi Analizi, mekansal ve sosyal dinamikler arasındaki ilişkileri anlamaya ve nicel olarak modellemeye yarayan birden çok analizi kapsayan bir yöntemdir (Lee ve Ostwald, 2024). Bu analiz yön bulma literatüründe sıkça kullanılan bir yöntemdir. Bu çalışmada Mekan Dizimi analizlerinden biri olan görünürlük analizi kullanılarak, yapıların mekansal özellikleri nicel olarak ölçülmüştür. Görünürlük analizi, bir noktanın erişilebilir tüm konumlara bağlı olarak olarak görsel erişimini inceler ve bunu bir kattaki tüm noktalara uygulayarak kapsamlı bir görünürlük haritası oluşturur. Bu çalışmada yön bulma davranışları, BSA ve Mekan Dizimi Analizi kullanılarak mekansal özelliklerle ve birbirleriyle ilişkilendirilmiştir. Yön bulma işlemi sırasında kullanıcı davranışını gözlemlemek ve kaydetmek amacıyla bir deney hazırlandı. Gerçeğe yakın ortamlar sunması ve gerçek hayatta bir araya getirilemeyecek koşulları bir araya getirmesi nedeniyle bu deney iVR üzerinde gerçekleştirmek üzere kurgulandı. Bunun için bir VR gözlüğü ve iki adet kumanda aygıtı kullanıldı. Sanal gerçeklik gözlüğü, sanal ortamda (Virtual Environment: VE) 360 derece görüntü sağlayarak ve fiziksel çevre ile bağlantıyı keserek kapsayıcı bir deneyim sunmakta ve kontrol aygıtları ise VE ile etkileşimi sağlamaktadır. Deney için mekansal yerleşimin merkezilik seviyesine dayalı olarak üç farklı plan düzenine sahip, gerçek hayatta inşa edilmiş hastane binaları araştırıldı. İnternet ortamında plan düzenine göre hastaneler filtrelendikten sonra, bunlar arasından deneyde kullanılmak üzere, zemin alanı birbirleriyle yakın olan ve ulaşılabilen mimari verileri okunaklı, ölçekli ve sayı olarak yeterli olan üç hastane yapısı seçildi. İlk olarak hastane yapılarına ait imaj formatında olan mimari veriler, iki boyutlu çizgisel formatta çizildi ve ardından üç boyutlu olarak modellendi. Deneyin katılımcılar için yorucu olmaması ve zaman kısıtı sebepleri ile hastane yapılarının üç boyutlu modelleri, yalnızca ilk iki katı kapsayacak şekilde, kısmi üç boyutlu modeller olarak hazırlandı. Diğer yandan, iki boyutlu çizimler, Mekan Dizimi analizi aracılığıyla görünürlük haritalarının oluşturulması için kullanıldı. Bu haritalar ise daha sonra çalışmanın analiz kısmında değerlendirildi. iVR deneyi için gerekli olan VE'lerin hazırlanması için üç boyutlu modeller, VR gözlüğü üzerindeki programa aktarıldı. Bir yandan da deney süreci için her hastane yapısında katılımcılara atanacak üç yön bulma görevi oluşturuldu. Bu görevlerin bazıları tek bir katta dolaşımı gerektirirken, bazıları da merdiven veya rampa gibi sirkülasyon birimlerinin kullanımını sağlamak için her iki katta da dolaşımı gerektirmektedir. Her görev, yapıların sirkülasyon alanlarında farklı bölgeleri kullandırmak üzere tasarlandı. Deney üç katılımcı ile gerçekleştirildi ve kişilerin VR konusunda deneyim seviyelerinin deney sonuçlarını etkilememesi için katılımcılara deney öncesi kısa bir eğitim verildi. Her katılımcı üç hastane yapısında üçer yön bulma görevi tamamladı. Katılımcılara görevlerin başında herhangi bir yol tarifi yapılmadı ve yalnızca VE'lerde bulunan yön tabelalarını veya danışma masalarını kullanmaları istendi. Deney süreci boyunca kişilerin VR gözlüğünde gördükleri görüntü kayıt altına alındı ve izledikleri rotalar, kat planları üzerine işlendi. Deney sonrasında davranışsal verilerin toplanması için video kayıtları incelendi. Katılımcıların yön bulma süreçlerinde gösterdiği davranışlar bu videolara bakılarak zaman verileri ile birlikte derlendi. Bu çalışmada veriler dört farklı şekilde analiz edildi. Bu analizler şu şekilde sıralanabilir: (1) BSA; (2) görünürlük ve davranışsal ilişki analizi; (3) davranışsal sıklık analizi; (4) ortalama hız analizi. Videolardan derlenen ve rota haritalarından elde edilen veriler bu dört analiz için ayrı ayrı düzenlendi. BSA için her göreve ait davranış sekansı tabloları oluşturuldu. Bu analiz sayesinde davranışlar arası geçişler ve bu geçişlerin ortaya koyduğu düşünme biçimleri irdelendi. 2 numaralı analiz için görünürlük haritaları kullanılarak katılımcıların görev boyunca davranışları ve bu davranışların gözlemlendiği konumlara ait görünürlük değerleri listelendi. Bu şekilde, görünürlük seviyesinin katılımcıları hangi davranışlara yönlendirdiği incelendi. 3 numaralı analiz, her hastane yapısında en sık gözlemlenen davranışları listeleyerek mekansal plan yerleşiminin yön bulma davranışı üzerindeki etkisini ortaya çıkarmayı amaçlamaktadır. 4 numaralı analiz ise, katılımcıların VR ortamındaki hızlarını karşılaştırmalı olarak yapı bağlamında incelemektedir. En son ise bu analizlerden elde edilen bulgular, her bir analizin güvenilirliğini sorgulayan bütüncül bir yaklaşım ile değerlendirilmiştir. Analiz sonuçları, farklı mekansal plan yerleşimlerinin, yön bulma sürecinde insanları farklı davranış gruplarına yönlendirdiğini göstermektedir. Davranışlar arasındaki geçişlerin analizi, katılımcıların düşünce süreçlerini ortaya çıkarmış ve bu analiz, her hastanenin plan düzeniyle ilişkilendirilmiştir. Bütüncül değerlendirme sonuçlarına göre, merkezi olmayan kat planı düzeni, katılımcıların sık duraklamasına ve tabela kullanımına yol açmıştır. Merkezi kat planı düzeni, katılımcıların hareket halindeyken hızlı kararlar almasına ve sık duraklamalara yol açmıştır. Yarı merkezi kat planı düzeni ise, katılımcıları daha fazla yürümeye ve yavaş bir karar verme sürecine yönlendirmiştir. Belirli görünürlük değerlerinde gözlenen tekrar eden davranışlar, mekansal özellikler ile insanın yön bulma davranışı arasındaki ilişkiyi ortaya çıkarmıştır. Sonuçlar, yüksek görünürlük seviyelerinde katılımcıların daha fazla yürüdüğünü, anlık duraklamalar yaptığını ve daha kararlı olduklarını gösterdi. Düşük görünürlük seviyelerinde ise katılımcılar daha sık etraflarını incelemek için duraklamış, tabelaları kullanmış, yönlerini değiştirmiş ve daha kararsız bir tutum sergilemiştir. Özet olarak, yarı merkezi plan düzeni en verimli yön bulma performansını sunarken, merkezi ve merkezi olmayan kat planı düzenleri, yön bulma açısından nispeten daha verimsiz bir deneyim sunmaktadır. VR yoluyla katılımcının kafa hareketlerini ve bakış açılarını takip edebilme yeteneği, katılımcıların yön bulma süreçleri boyunca davranışları hakkında ayrıntılı veriler elde edilmesini sağladı. Bu sayede, katılımcının duraklama sürecinde gösterdiği davranışlar ayırt edilebilmiş ve duraklama sebepleri sınıflandırılmıştır. Gerçek hayatta gözlem sırasında gözden kaçabilecek anlık yönelme ve kafa dönme hareketleri VR kaydı sayesinde gözlemlenebilmiş ve davranış sekanslarına dahil edilmiştir. Bu ayrıntılı davranışsal veriler, kişisel yorumdan uzak olup bu veriler arasındaki geçişlerin incelenmesi, yön bulma sırasındaki gömülü düşünce sürecini ortaya çıkmasını sağlamıştır. Bu çalışma, yön bulma davranışının detaylı incelenerek mekansal özelliklerle ilişkilendirilmesi ile literatürdeki boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Yön bulma çalışmalarına özellikle BSA'yı entegre eden yaklaşımı özgün değer taşımaktadır. Buna ek olarak, Mekan Dizimi Analizi, BSA ve iVR'yi bir araya getiren metodolojisi orijinal niteliktedir. Ayrıca, bütüncül analiz yaklaşımı, bulguların geçerliliğini kendi aralarında değerlendirdiği için farklıdır. Dört farklı analiz ayrı ayrı gerçekleştirilmiş ve ardından doğrulama için bütünsel olarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, özellikle erken tasarım aşamalarında en etkili yön bulma sonuçlarını sağlayan plan düzeni tipolojisini kullanarak insan merkezli yapılar oluşturmak için kullanılabilir. Ayrıca, bu çalışmanın metodolojisi kullanılarak kullanıcı deneyimini iyileştirmek için mevcut binalardaki kullanıcı davranışları analiz edilerek doğru tasarım yaklaşımlarında bulunulabilir. Erken tasarım aşamasında en uygun plan şemasının kullanılmasının yanı sıra, bu araştırmada detaylandırılan mekânsal-davranışsal bağlantılar, bina tipolojisine ve arzu edilen kullanıcı deneyimine bağlı olarak bir rehber olarak kullanılabilir. Kullanıcıların yön bulma sürecinde kullandıkları bilgi türünü ve ilkelerini tanımlayan yön bulma stratejileri veya stres faktörü bu çalışmanın kapsamı dışındadır. Gelecek çalışmalar, BSA'yı kullanarak stresin izlerini inceleyip kapsamı genişletebilir ve insanın yön bulmasına ilişkin daha kapsamlı bir yorum elde edebilir. Görünürlük, bu çalışmada nicel olarak analiz edilen tek mekansal unsurdur. Mekansal unsurların yön bulma üzerindeki etkilerini ölçmek için renk, şeffaflık veya tavan yüksekliği gibi diğer özellikler de nicel olarak çalışmanın kapsamına dahil edilebilir. Yön bulma performansını etkileyen bir diğer önemli faktör, kalabalık etkileşimidir. Bu çalışma, donanım ve zaman kısıtlamaları nedeniyle deneye kalabalık etkileşimini dahil etmemiştir. Gelecek çalışmalar, VE'lere kalabalık simülasyonlarını dahil edebilir ve binaların yön bulma performansı üzerindeki etkisini değerlendirebilir. Özetle bu çalışma, kendine özgü metodolojisi ile yön bulma literatürüne katkıda bulunmuştur. Bulgular, kat planı düzeninin yön bulma davranışı üzerindeki etkisi hakkında önemli katkılar sağlamaktadır. Bulguların pratikte uygulanması, yön bulma sürecindeki verimsizlikten kaynaklanan zaman kaybını azaltabilir.
Özet (Çeviri)
The spatial and wayfinding performance of a building are key elements that affect how well a building functions. They play a crucial role in buildings' overall functionality, particularly in complex buildings like hospitals that contain interconnected units. Time loss and detrimental impact on user well-being arise when a building's wayfinding performance is insufficient. Understanding and incorporating wayfinding behaviour into the design process is essential for designing human-centred buildings. This study examines wayfinding behaviour in detail to comprehend the dynamics behind wayfinding thinking and its relationship with spatial characteristics. The thesis questions (1) the effects of spatial plan configuration on wayfinding behaviour, (2) the relationship between re-occurring behaviours during the wayfinding process depending on spatial characteristics, (3) the extent and level of detail in behavioural data that can be gathered about human wayfinding through virtual reality (VR). For this purpose, this study utilises Behavioural Sequence Analysis (BSA) and Space Syntax analysis to understand the relationship between wayfinding behaviours and spatial layout in hospital buildings through Immersive Virtual Reality (iVR). BSA investigates behavioural sequences and identifies behavioural transition patterns. Space syntax analysis measures spatial features quantitatively. This study links wayfinding behaviours with spatial features and each other by employing these two analyses. An experiment was designed employing iVR since it delivers environments that are remarkably close to reality and brings together conditions that cannot be brought together in real life. The experiment aimed to observe and record user behaviour during the wayfinding process. Hospital buildings with three different plan layouts based on the centrality of the spatial configuration were selected and space syntax analysis was used to create visibility maps of these buildings, which were subsequently utilised for final assessments. Virtual environments (VE) were prepared by creating partial 3D models of the buildings with the architectural information collected for the experiment. Wayfinding tasks with various target locations were given to the participants in each hospital building during the iVR experiment to gather behavioural data. The experiment was recorded and the routes of the participants were mapped on floor plans. After analysing experimental records, the relevant data was extracted and arranged for four types of analyses: (1) BSA, (2) visibility and behavioural relationship analysis, (3) behavioural frequency analysis and (4) average speed analysis. These four analyses investigated how wayfinding behaviours varied by space, how often they occurred, which trends emerged in behavioural sequence transitions, and how quickly participants moved through each building. Following an evaluation of each analysis, a holistic approach was applied to these findings questioning the reliability of each analysis. The findings showed that each type of plan layout directs the users to engage in different behavioural groups during the wayfinding process. The recurring transitions among the behaviours revealed the wayfinding thinking of participants for each hospital building. The centralised plan layout directs the users to a fast-paced decision-making process, whereas the semi-centralised leads to a slow and efficient one. On the other hand, the findings demonstrate that there is a directly proportional relationship between visibility and wayfinding performance. Integrated analysis results show that the semi-centralised plan layout with high visibility offers the most comfortable and efficient wayfinding experience comparatively and the decentralised plan layout with low visibility offers the worst. The results can be used to create human-centred buildings by employing the spatial characteristics that provide the most effective wayfinding outcomes, particularly in the early design stages. Furthermore, the spatial-behavioural connections detailed in this research can be used as a guide depending on the building typology and the desired user experience.
Benzer Tezler
- Space/time design of water design of water quality monitoring networks by the entropy method
Su kalitesi gözlem ağlarının entropi yöntemi ile zaman/konuma göre buyutlandırılması
SEVİNÇ ÖZKUL
Doktora
İngilizce
1996
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NİLGÜN B. HARMANCIOĞLU
- Tsunami human vulnerability and risk assessment: A globally applicable method
Tsunami insani hasar görebilirlik ve risk değerlendirmesi: Küresel olarak uygulanabilir bir yöntem
DUYGU TÜFEKÇİ ENGİNAR
Doktora
İngilizce
2024
Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET LÜTFİ SÜZEN
PROF. DR. AHMET CEVDET YALÇINER
- Kinetik mimari cephe tasarımına bütünleşik bir yaklaşım: Üretken tasarım araçları ile çok kriterli optimizasyon ve karar destek sistemlerine dayalı bir yöntem önerisi
An integrated approach to kinetic architecture facade design: A method proposal based on multi-criteria optimisation and decision support systems via generative design tools
ABDUL SAMET ENGİN
- Optimal exclusion zone estimation for co-existence of geostationary and non-geostationary satellite networks
Yerdurağan yörüngeli ve yerdurağan yörüngeli olmayan uydu ağlarının birlikte varlığı için uygun dışlama bölgesi tahmini
FAİK ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtılım ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF AYDIN
PROF. DR. ALİ KARA
- İklim değişikliğine uyum kapsamında akıllı kentlerin rolü: Muğla metropoliten alanı üzerine bir değerlendirme
The role of smart cities under the adaptation into climate change: An evaluation on Mugla metropolitan area
GAMZE KAZANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZİME TEZER