三維空間的定義

三維空間是指具有長度、寛度及高度的三維空間，亦即三維空間是指點的位置由三 個坐標決定的空間。現實空間就是三維空間，具有長、寬、高三種度量。

三維空間系統又稱 3D 空間。一般在描述空間中平面的方位，至少需要兩個參數值，

一個是平面的傾斜度(slant)，一是傾斜的方向(direction-of-slant)。即描述平面的 方位可解釋為一個垂直穿透平面的法線，所組成的球座標系統。這樣的系統與人所習慣 認知的方位概念相當類似，若比喻人所站立的垂直軸為極座標軸(polar axis)，此時手 臂平舉則代表水平面，隨著身體的左右旋轉與兩手臂的高舉與低放，亦形成了一個空間 的球座標(林信全，民 95)。

2.3.2 三維空間搜尋系統

所謂三維空間搜尋系統，指的是在三維空間系統中具有讓使用者進行搜尋任務的環 境(林信全，2005)。因此，系統環境不僅具有三維向度的虛擬環境，還要能夠讓使用者 進行搜尋的工作。(Jones,2006)曾提出：Microsoft 推出 Virtual Earth、Google 推出 Google Earth，這兩家公司在模擬世界不斷地推陳出新，希冀在模擬世界成為統治者。

本研究經過實際上線操作後，決定使用 Google earth 搜尋系統。其具有三維向度的虛 擬空間環境，其左右表示座標系統的 X 軸、上下表示座標系統的 Y 軸、高低即表示座標 系統的 Z 軸。

Google Earth 是一個免費的資源，只要你擁有一台個人電腦且具備上網的功能，即 可存取全世界各地的空照圖。它使用了公共領域的圖片、受許可的航空照相圖片、

KeyHole 間諜衛星的圖片和很多其他衛星所拍攝的城鎮照片，甚至連 Google Maps 沒有 提供的圖片都有。(維基百科，2006)

茲將三維空間搜尋系統的種類整理如表 3：

表 3 三維空間搜尋系統的種類

ArcGIS Explorer ESRI 提供一系列的立即可用的在線地圖服務、

地球服務, 和其它 GIS 服務。。

google earth Google Google Earth 是一個免費的資源，只要你 擁有一台個人電腦且具備上網的功能，即 可存取全世界各地的空照圖。

SkylineGlobe Skyling 能夠呈現 3Ｄ地形和都市環境影像的資料 庫，可以在美國得到行駛道路的方向和查

Google Earth 提供免費的 3D 空照圖資訊，也整合了許多地理資料(Butler,2006)。

你可以勾選要在地圖上顯示的物件類型，例如道路、旅館、餐廳、邊界等等，甚至還可

以自己為某些地點加入個人化的旅遊照片，或是計算從甲地到乙地的距離。

截至目前為止 Google Earth 的資料庫，還是以美國和英國等國家較為詳細，在美 國各大城市甚至還能夠以 3D 模型繪出建築物的相對高度，讓你對當地的地形有更深刻 的認識。Pearce, Johnson & Grant(2007)認為，只要您擁有 Google Earth，即使是坐 在電腦前面，就可以讓你暢遊全世界。

Google Earth 之應用，舉凡 GIS、地理、環境科學、降低 3D 模型建置成本等…皆 是。尤有進者，在 GIS 方面之應用獲得了廣大的好評，Google Earth 不僅可以告訴你到 達目地的路況，甚至是相關的地標、路徑及時間皆能完整呈現(Butler,2006)。

Google Earth 主畫面及操作面版如下圖 3：

圖 3 Google Earth 主畫面及操作面版介紹

新的浮動式地圖控制列，

不用的時候會縮小 工具列，可以搜入地標，其他的路徑、物

件等功能要付費版才能用 搜尋面板，輸

入地點或座 標查詢

地標，可以整 理儲存自己 蒐集的地點

圖層，能顯示 不同景點的 資訊，例如:

餐館、旅館…

第三章、研究方法與設計

本研究採用「觀察研究法」與「相關研究法」，分析空間智能與尋路行為在三維空 間搜尋系統所展現的新風貌。本章共分為七小節，依序為研究方法、研究架構、研究工 具、實驗設計、實驗流程、Google Earth操作系統環境介紹及資料分析。

3.1 研究方法

3.1.1 觀察研究法

以 Camtasia 側錄軟體紀錄學生在三維空間搜尋任務各個歷程之返回次數、轉 錯彎次數及到達目標時間，以確實了解哪些因素是造成學生能夠達成目標的主 要因素。

3.1.2 相關研究法

1. 以相關的理論及尋路行為分析三維空間搜尋歷程。

2. 分析在三維空間搜尋任務的歷程中，空間智能與尋路策略之關聯。

3. 分析在三維空間搜尋任務的歷程中，空間智能與尋路行為之關聯。

4. 分析在三維空間搜尋任務的歷程中，尋路策略與尋路行為之關聯。

3.2 研究架構

關鍵點是造成學生能夠達成目標的主要因素，並採用 Neill, Michael J.O＇的尋路行為 績效衡量方法來設計本任務。

此原則有二項，一是此目標必須是沒有原始的地標輔助訊息，避免受測者可以直接 到達目標，影響尋路結果；二是目標的性質須以學生對此地點的熟悉度予以區隔。

因此，選定的目標分別是石門水庫大壩—熟悉型搜尋任務、義大利羅馬競技場—陌 生型搜尋任務。

(2) 尋路行為：

c停止時間：

猶豫不決以致停止往前，考慮是否要繼續走下去，以致拖延到達目標的時間。

d返回次數(前往目標發現錯誤，再次回到高空中俯瞰地面之次數)：

其定義為一個人在尋路時以反方向折返回到原點的過程。表示學生在尋路的過程 中遇到了問題，考慮是否要回到原來的地點。

(3) 到達目標時間：

從原點起始到達目標的時間。

2、三維空間搜尋任務之分類 1. 熟悉型搜尋任務

搜尋的目標屬於曾經前往之地點，學生比較能夠憑藉既有的認知及經驗完成任 務。例如：鄰近縣市的校外教學地點。

2. 陌生型搜尋任務

搜尋的目標屬於未曾前往之地點，學生無法憑藉既有的認知及經驗完成任務。例 如：歐美地區。

3.2.2 三維空間搜尋任務

選擇 Google Earth 做為研究工具的原因有下列三點

1.選擇 Google Earth 的原因是該軟體屬免費軟體，任何使用者皆可上網下載安裝。

2.Google Earth 操作介面親和力高，易吸引學生注意，再者，其空照圖資料完備。

3.受測者大多數皆未使用過 Google Earth，對於三維空間搜尋任務的干擾可以降低。

3.2.3 搜尋任務說明

受測者必須依照提示完成搜尋任務並上傳側錄檔。

3.3 研究工具

依研究目的所選用的研究工具有三項，分別是「空間智能量表」、「尋路策略傾向問 卷」及「三維空間搜尋任務說明單」。

3.3.1 空間智能量表

為了區別學生的空間智能的高低，採用謝佳蓁與葉玉珠(2001)編製的多元智能量表 (附錄一)，擇其空間智能部分做為研究工具之一。本量表為六等形式量表，由學生根據 個人經驗及實際狀況，就每一題的敍述在「非常不符合」、「不符合」、「有點不符合」、「有 點符合」、「符合」、「非常符合」的選項中選出適合自己的答案。凡圈選「非常不符合」

得 1 分、「不符合」得 2 分、「有點不符合」得 3 分、「有點符合」得 4 分、「符合」得 5 分、「非常符合」得 6 分。將 8 個題目的總分加總即為受試學生的空間智能分數，接著 再依據前 27%為高度空間智能、中間的 46%為中度空間智能、後 27%為低度空間智能。

在信度方面，多元智能量表的總量表之 Cronbach^＇s α 係數為.97，分量表的空間 智能部分之 Cronbach^＇s α 係數為.88 。

3.3.2 尋路策略傾向問卷

本問卷採用 Pazzaglia(2000,2001)等人針對不同尋路策略傾向對學習環境的影響 發展出來的問卷(附錄二)。因為本研究旨在探討從空間智能的角度分析三維空間搜尋系 統的尋路策略與行為，與該問卷的原意相同，故採用之。

原作者透過因素分析後歸納出五項因素：因素一為方向感評分，題號為 1、2、3c、

8、9、11；因素 2 為慣用方位辨識方式，題號為 5、6、12；因素 3 為以縱覽策略傾向為 尋路策略的偏好程度，題號為 3c、4a、7a；因素 4 為以地標策略傾向為尋路策略的偏好 程度，題號為 3b、4c；因素 5 為以路徑策略傾向為尋路策略的偏好程度，題號為 3a、

4b。其尋路策略分為三大類，分別是地標策略傾向、路徑策略及縱覽策略傾向。

3.3.3 自編三維空間搜尋任務

以「三維空間搜尋任務紀錄表」(附錄三)，探索學生在 Google Earth 中搜尋特定 目標時，其使用的空間認知及尋路方式。本項搜尋任務共有二個，第一個任務是熟悉型 任務、第二個任務是陌生型任務。每一個任務皆給予地理位置的提示及空照圖(附錄 三)，再由施測者分析學生的各項搜尋歷程。

3.4 實驗設計

3.4.1

研究樣本 1. 實驗樣本

本研究預試樣本取自新竹縣國中一年級學生共 27 人，於 96 年 1 月進行預試。

預試項目分別為空間智能檢核表、尋路策略傾向量表及三維空間搜尋任務。透過學 生的搜尋歷程分析，找出哪些因素是進行三維空間任務搜尋時，會影響學生的搜尋 結果。

2. 某國中一年級學生 112 位，扣除未完成任務之學生 25 位，最後有 87 位學生為 實驗分析之對象。

3.4.2

實驗步驟 1. 空間智能量表

於三維空間搜尋任務進行前一週進行空間智能檢核表(附錄一)填寫。

2. 尋路策略傾向問卷

於三維空間搜尋任務進行前一週進行尋路策略傾向問卷(附錄二)填寫。

3. 三維空間(Google Earth)基本操作教學

(1) 由本人依據實驗之操作需求編製三維空間教學簡報 (2) 於受測者習慣的電腦教室進行教學。

(3) 使用一節課(45 分鐘)教導學生如何使用 Google Earth 之功能及如何上傳

搜尋結果。

(4) 降低因為背景知識的影響而造成之實驗誤差。

4. 搜尋歷程觀察與紀錄

(1) 側錄學生之三維空間搜尋任務歷程。

(2) 詳閱並紀錄學生之原始搜尋任務紀錄畫面之停止時間、返回次數與完成任 務時間。

(3) 將每一位學生之三維空間搜尋任務予以整理，分別為「停止時間」、「返回 次數」以及「到達目標時間」數據輸入 SPSS，建立原始資料檔。

3.5 實驗流程

針對國中一年級共四個班級學生進行研究活動，實施期程為三週，每週一節課。

第一週進行空間智能量表及尋路策略傾向問卷施測，為了避免學生急於作答完成即可使 用電腦之干擾而造成實驗的誤差，故於普通教室進行。第二週進行地理科基本知識複習 與 Google earth 系統的操作練習，時間四十五分鐘，讓學生的地理背景知識干擾降低，

並且讓學生能熟練系統操作。最後一週進行搜尋任務測驗活動，時間四十五分鐘。實驗 流程如圖 5 說明。

圖 5 實驗研究流程圖 研究對象

圖 5 實驗研究流程圖 研究對象

在文檔中 從空間智能分析三維空間搜尋系統之尋路策略與行為 (頁 25-0)