飛行員的空間能力和方向感
空間能力是指在空間中視覺化和操作物體的能力,而方向感是指確定自身相對於周圍環境的位置和方向的能力。研究表明,空間能力是需要空間推理的任務(例如飛行中遇到的任務)績效的有力預測指標。空間能力強的飛行員能夠更好地解釋和響應飛行儀表上顯示的資訊,並導航複雜的飛行路徑。

方向感對於飛行員來說也是必不可少的,因為他們必須能夠準確地確定他們相對於周圍環境的位置和航向。這需要能夠解釋來自 GPS 系統等儀器的資訊,並利用地標和地形特徵等視覺線索來保持態勢感知。
飛行中的空間方向感
由於飛行期間視覺、前庭和本體感受等多種感覺輸入的幅度、方向和頻率都會發生變化,因此保持空間方向感具有挑戰性。視覺、前庭和本體感受系統的感覺輸入中的任何差異或不一致都會導致感覺錯配。這種錯配會導致錯覺並導致空間定向障礙。良好的空間方向感需要有效地感知、整合和解釋來自視覺、前庭和本體感受系統(位於皮膚、肌肉、肌腱和關節中)的感覺資料。
測量心理旋轉能力
為了確定飛行員在心理上操作二維和三維物體的能力,研究人員使用了一種標準化的測試,稱為心理旋轉測試 (MRT)。此測試呈現一對 3D 塊物件的 2D 線圖,其中每一對中的一個物件相對於原始方向旋轉一定角度。飛行員必須在心理上旋轉一個物體,以確定這兩個物體是否相同或映象。飛行員在時間限制內能夠準確心理旋轉的配對越多,他們的空間能力就越高。
研究表明,飛行員在 MRT 上普遍優於非飛行員,這表明他們具有更強的精神旋轉技能。毫不奇怪,經常執行需要快速空間處理的複雜機動的戰鬥機飛行員往往獲得最高 MRT 分數。MRT 提供了一種客觀的方法來衡量飛行員的空間認知,即他們生成、保留、檢索和轉換結構良好的視覺影像的能力。強大的空間認知對於理解飛機儀器、導航和操縱飛行控制至關重要。
雖然空間能力可以透過練習和經驗在一定程度上得到提高,但它也存在很大的先天成分。如果飛行員候選人的 MRT 分數表明空間推理能力較弱,則可以在他們實際操作飛機之前,透過模擬器訓練和引導練習來幫助增強這項技能。提供逼真的 3D 模擬和視覺化練習有助於培養空間技能。然而,傳統的二維影像、圖表和圖表仍然是向具有各種視覺空間天賦的飛行員傳達空間資訊的重要工具。
空間視覺化和心理旋轉之間的關係
空間視覺化和心理旋轉是密切相關的認知能力,對於飛行員來說至關重要。作為一名飛行員,擁有強烈的空間感和在空間中心理操作物體的能力將直接影響你在駕駛艙中的表現。空間視覺化是指理解和在腦海中操作視覺模式的能力。它允許你感知物體之間、它們的屬性以及它們如何變化的關係。心理旋轉在此基礎上允許你心理上旋轉、翻轉、反轉或轉換這些視覺影像。
這些能力對於飛行員來說是協同工作的。你需要空間視覺化來理解駕駛艙中控制裝置和顯示器的佈局,飛機上部件(如機翼或尾翼)的位置,以及航空地圖和圖表。然後,心理旋轉讓你能夠操縱這些空間資訊,例如預測控制裝置在複雜機動期間將如何變化,或者地平線在不同的飛行姿態下如何移動。
空間能力強的飛行員更容易學習駕駛艙佈局、解讀地圖和導航。
他們往往具有更強的態勢感知能力,因為他們可以在腦海中保持其他飛機和障礙物的位置和移動。
他們的心理旋轉能力有助於理解飛機在特技飛行或異常姿態飛行期間對控制輸入的響應方式。
評估方向感:聖巴巴拉方向感量表
為了正確評估飛行員的方向感,研究人員開發了聖巴巴拉方向感量表 (SBSOD)。這種 15 項自我報告測量方法評估了個體在空間中定位自己的感知能力。SBSOD 提出了一系列關於在熟悉和陌生環境中的導航和方向感能力的問題。使用 5 分制量表(從“非常同意”到“非常不同意”),參與者對以下陳述進行評分:−
我非常擅長在沒有使用地圖的情況下在一個新的城市中定位自己。
我經常在新地方迷路。(反向評分)
我通常能記住我把鑰匙、眼鏡等東西放在哪裡。
得分越高表示自我報告的方向感越強。多項研究發現,SBSOD 具有很高的重測信度,這意味著個體往往會隨著時間的推移獲得一致的分數。它也具有良好的結構效度,與空間能力和導航績效的客觀測量結果高度相關。SBSOD 可以預測個體在真實和虛擬環境中執行導航任務的表現。
對於飛行員來說,敏銳的方向感和空間方向感對於安全有效的導航至關重要。SBSOD 提供了一種快速、簡便的方法來評估這些認知能力,這些能力會影響飛行員的能力和表現。方向感強的飛行員可能能夠更好地在飛行中保持方向,導航到目的地,並處理需要快速思考和機動的意外改道或緊急情況。他們往往不太容易迷路,並且更容易恢復方向。
個體差異
空間能力是一個經過充分研究的個體差異因素,已在各個領域進行探索。空間能力由幾個有爭議的方面組成,這些方面最好被描述為對個人處理空間中物體相互作用的能力的描述。尋路、導航和物體識別都是空間能力的例子。它已被發現可以預測任務能力,並用於各個學科的選擇原因。在航空領域,空間能力已被證明可以預測一般飛行能力的成功,並在 20 世紀中葉被用於多年的軍事飛行員選拔。
事實上,Dror、Kosslyn 和 Waag(1993)發現,飛行員在使用多個空間指標的心理旋轉和精確距離判斷方面優於非飛行員。進行精確距離判斷的能力是一項重要的航空技能,會產生影響,尤其是在視覺進近執行方面。儘管 Dror 及其同事(1993)的研究結果,但仍然有報告稱,本應具有強距離判斷能力的飛行員在進行視覺進近時存在問題。因此,僅具備距離判斷技能並不能確保飛行員能夠免受環境中干擾物的影響。
結論
空間能力對於飛行員來說至關重要。如果沒有強大的視覺化、心理旋轉和空間方向感技能,飛行員幾乎不可能有效且安全地完成工作。下次你乘飛機去度假時,請欣賞你的飛行員為了確保他們擁有將你送達目的地的空間技能而付出的努力和訓練。
他們能夠看到周圍的天空,理解飛機的位置和運動,並根據他們所感知到的做出快速決策,這確實是一項天賦,讓我們所有人能夠環遊世界。