基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高校校園生活區(qū)種植場景環(huán)境恢復(fù)性效益研究

葉家杰 黃菊清 蕭 蕾

1 研究背景

快速城市化發(fā)展和城市生活節(jié)奏的顯著提升，加劇了人們廣泛性的精神焦慮、心境障礙等各類心理健康問題[1]。環(huán)境心理學(xué)的研究指出，自然綠色空間能有效緩解壓力反應(yīng)，降低消極情緒，從而使身心健康狀況得到明顯改善[2]。越來越多的研究結(jié)果顯示，自然環(huán)境對(duì)人們身心健康的積極影響主要體現(xiàn)在感知恢復(fù)性、情緒效價(jià)和生理應(yīng)激恢復(fù)3個(gè)層面上[3]，這也被認(rèn)為是廣義上的自然環(huán)境恢復(fù)性效益。這3個(gè)層面均有較成熟的理論基礎(chǔ)和模型，即注意力恢復(fù)理論(Attention Restoration Theory，ART)、壓力緩釋理論(Stress Recovery Theory，SRT)和拉塞爾情緒模型。注意力恢復(fù)理論主要從認(rèn)知健康的層面闡明了自然環(huán)境的恢復(fù)性效益，并提出了恢復(fù)性環(huán)境的4個(gè)典型特征：遠(yuǎn)離性、迷人性、延展性、連貫性[4]。壓力緩釋理論側(cè)重于情緒與生理應(yīng)激層面，主要探討了環(huán)境刺激對(duì)人的情緒變化及生理指標(biāo)變化的影響[5]89-95。拉塞爾(J.A.Russell)情緒模型則側(cè)重于情緒改善層面，將復(fù)雜的情緒劃分成2個(gè)主要維度：與心理偏好程度相關(guān)的情緒效價(jià)和與生理興奮程度相關(guān)的情緒喚醒度。這3個(gè)理論/模型為環(huán)境恢復(fù)性效益的感知恢復(fù)性、情緒效價(jià)和生理應(yīng)激恢復(fù)3個(gè)維度的研究提供了理論依據(jù)。

在研究內(nèi)容上，關(guān)于環(huán)境恢復(fù)性效益的研究早期主要針對(duì)不同類型環(huán)境恢復(fù)性效益的比較，如郊外自然環(huán)境與城市建成環(huán)境的對(duì)比[6-7]、人工林地與自然森林對(duì)比等[8]。此類研究證實(shí)了自然環(huán)境良好的恢復(fù)性效益，但并未對(duì)其中的恢復(fù)性環(huán)境特征與要素作充分識(shí)別。后來研究逐步轉(zhuǎn)向?qū)Σ煌h(huán)境特征、環(huán)境要素與環(huán)境恢復(fù)性效益深層關(guān)系的細(xì)化剖析。如徐磊青等的研究表明，綠視率、街道界面等環(huán)境特征與街道的恢復(fù)性潛力具有顯著的相關(guān)關(guān)系等[9]。另有研究表明，相較于混凝土鋪地，草坪和樹陣2種庭院具有更好的恢復(fù)性效益[10]。此類研究成果為精細(xì)化設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了科學(xué)的依據(jù)，但針對(duì)不同場景應(yīng)用仍有一定的局限性。因此，有必要更深入地探討景觀設(shè)計(jì)要素對(duì)于恢復(fù)性環(huán)境效益的影響，從而為具體的空間設(shè)計(jì)提供更具實(shí)操性的指引。

在研究對(duì)象上，現(xiàn)有關(guān)于恢復(fù)性環(huán)境的研究受訪者涵蓋各年齡段的市民，包括青年、中年和老年人。相關(guān)研究表明，長期壓力是誘發(fā)大學(xué)生群體心理健康問題的重要原因[11]。因此，也有學(xué)者專門針對(duì)大學(xué)生等年輕高壓群體展開研究，包括城市綠地[12]和高校校園綠地[13]的環(huán)境恢復(fù)性效益研究，但是尚缺乏對(duì)高校校園生活區(qū)的關(guān)注。與城市綠地和校園綠地空間不同，高校校園生活區(qū)作為學(xué)生群體聚集性最高、逗留時(shí)間最長、使用頻率最高的區(qū)域之一，對(duì)于通過主動(dòng)式的環(huán)境干預(yù)促進(jìn)大學(xué)生身心健康具有重要意義。此外，當(dāng)前關(guān)于校園環(huán)境恢復(fù)性的研究更多關(guān)注“綠量”在校園環(huán)境中扮演的重要角色，更多的綠色植被[14]、更高的校園綠色感知度[15]、更易感知的綠地空間[16]等均被證明有利于促進(jìn)環(huán)境恢復(fù)性體驗(yàn)及學(xué)生群體健康福祉。植被是戶外環(huán)境設(shè)計(jì)中最基本的要素之一，僅關(guān)注“綠量”對(duì)校園環(huán)境的影響可能無法充分發(fā)揮植被對(duì)校園戶外環(huán)境的恢復(fù)性潛力。

在研究方法上，技術(shù)手段日趨豐富。以往的研究多采用數(shù)字圖像識(shí)別與主觀評(píng)估的方法來評(píng)估環(huán)境恢復(fù)性效益[17]。如今，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[18]、生態(tài)瞬時(shí)評(píng)估[19]、腦電儀器、眼動(dòng)儀、皮電傳感器等[20]技術(shù)工具的應(yīng)用為有效識(shí)別恢復(fù)性環(huán)境特征、精確評(píng)估恢復(fù)性環(huán)境效益帶來了新的可能性。然而，現(xiàn)有采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，一般通過定點(diǎn)體驗(yàn)靜態(tài)的二維場景圖片[21]或360°照片/視頻靜態(tài)沉浸的方式[22]來進(jìn)行評(píng)估。上述方式與人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中動(dòng)態(tài)體驗(yàn)環(huán)境的過程有較大差異。因此，往后的研究應(yīng)更加關(guān)注人們的三維場景動(dòng)態(tài)觀察和沉浸式體驗(yàn)，以提高評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性與可靠性。

綜上所述，已有研究主要包括自然景觀環(huán)境恢復(fù)性效益的實(shí)證研究，不同環(huán)境要素的恢復(fù)性效益對(duì)比研究，或是環(huán)境要素與恢復(fù)性效益的影響關(guān)系研究。但目前對(duì)于高校校園種植場景的環(huán)境恢復(fù)性效益在設(shè)計(jì)要素層面的細(xì)化研究仍較為缺乏，且對(duì)于虛擬技術(shù)的應(yīng)用尚停留在定點(diǎn)的靜態(tài)場景體驗(yàn)層面。

在此背景下，本研究以校園“綠量”相對(duì)穩(wěn)定為前提，將高校大學(xué)生作為被試，基于注意力恢復(fù)理論、壓力緩釋理論與拉塞爾情緒模型，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、生理反饋技術(shù)和正交試驗(yàn)等方法，通過SPSS 26.0軟件探究種植場景的植被復(fù)雜度、種植方式、植被空間對(duì)比度3個(gè)細(xì)分維度對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的影響。本研究通過設(shè)定虛擬三維場景，為被試提供動(dòng)態(tài)觀察和身臨其境的沉浸式體驗(yàn)，并對(duì)種植場景的植物種植特征進(jìn)行精細(xì)化研究，為精準(zhǔn)指導(dǎo)高校校園種植設(shè)計(jì)提供了積極指引。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)因子選取

2.1.1 植被復(fù)雜度

卡普蘭(Kaplan)[23]和烏爾里希(Ulrich)[5]95-97均認(rèn)為，復(fù)雜性是影響人們偏好的景觀環(huán)境特征之一。而已有研究證明，環(huán)境偏好與環(huán)境恢復(fù)性呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系[24-26]。這從側(cè)面揭示了環(huán)境復(fù)雜度與環(huán)境恢復(fù)性之間的密切聯(lián)系。因此，本試驗(yàn)將環(huán)境復(fù)雜度映射在種植場景中，將其界定為植被復(fù)雜度，并提出假設(shè)：植被復(fù)雜度對(duì)種植場景環(huán)境恢復(fù)性具有顯著影響。

植被復(fù)雜度具有多種表現(xiàn)形式，包括植物種類的豐富度、色彩的多樣性、季相變化的豐富性等方面。而色彩和季相變化均以物種豐富度為基礎(chǔ)。因此，本試驗(yàn)在既有研究的基礎(chǔ)上，引入“香農(nóng)多樣性指數(shù)”(Shannon Diversity Index，SDI)，重點(diǎn)通過物種豐富度來度量植被復(fù)雜度。香農(nóng)多樣性指數(shù)概念是由Shannon和Warren Weaver于1949年提出[27]，并在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用以衡量景觀中元素的多樣性。香農(nóng)多樣性指數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中，Pi為物種i在總樣本中的占比，即物種i在總樣本中出現(xiàn)的概率；H為群落的多樣性/復(fù)雜度。

通過香農(nóng)多樣性指數(shù)可有效量化各試驗(yàn)場景的植被復(fù)雜度。本研究將根據(jù)該公式建構(gòu)不同復(fù)雜度的植物群落。

2.1.2 種植方式

種植方式、環(huán)境連貫性、環(huán)境偏好與環(huán)境復(fù)愈性效益之間存在相關(guān)關(guān)系。相關(guān)研究表明，通過改變植被的種植方式可控制環(huán)境的連貫性[28]。庫珀(Kuper)在數(shù)字景觀模型中通過控制植物群落之間的距離均值將種植方式細(xì)分為分散式、簇?fù)硎脚c規(guī)則式3類。其研究結(jié)果顯示連貫性與種植方式之間存在顯著的相關(guān)性：分散式種植代表低連貫性、簇?fù)硎椒N植代表中等連貫性、規(guī)則式種植代表高連貫性[29]。卡普蘭的研究表明，環(huán)境的連貫性與人們的環(huán)境偏好密切相關(guān)[28]，主要通過環(huán)境元素的視覺感知度與和諧度產(chǎn)生作用。如前文所述，環(huán)境偏好與環(huán)境恢復(fù)性呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。因此，可通過改變種植方式來控制種植場景的連貫性，進(jìn)而影響環(huán)境偏好及環(huán)境恢復(fù)性。

2.1.3 植被空間對(duì)比度

卡普蘭認(rèn)為“尺寸的極端”可能是魅力的象征，適當(dāng)提升對(duì)比度有利于增強(qiáng)環(huán)境恢復(fù)性的迷人性特征[30]。在景觀設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師常通過控制植被的高度、冠幅與錯(cuò)落關(guān)系以營造出起伏的林緣線，提升植物組團(tuán)的觀賞效果。林達(dá)爾(Lindal)和哈蒂格(Hartig)曾探討樹木高度對(duì)恢復(fù)性評(píng)價(jià)的影響，但并未發(fā)現(xiàn)兩者之間顯著的相關(guān)關(guān)系。他們指出其原因可能是：較高的樹與較矮的樹在冠幅之間的差異太小，未引起受訪者太多的關(guān)注[31]。

因此，本試驗(yàn)結(jié)合植被高度與體積2個(gè)維度，提出植被空間對(duì)比度這一因子，進(jìn)一步探討植被空間對(duì)比度與環(huán)境恢復(fù)性的關(guān)系。在試驗(yàn)中，主要通過改變同種喬木不同規(guī)格的差異(樹高差值、冠幅體積比)及改變大規(guī)格喬木在其中的占比來控制不同場景的植被空間對(duì)比度。

2.2 科學(xué)假設(shè)

基于上述研究基礎(chǔ)，提出以下假設(shè)(圖1)。

圖1 科學(xué)假設(shè)及其理論、工具

1)高校生活區(qū)戶外環(huán)境的植被復(fù)雜度對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的感知恢復(fù)性、情緒效價(jià)、生理應(yīng)激恢復(fù)具有顯著的積極影響；2)高校生活區(qū)戶外環(huán)境的植被種植方式對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的感知恢復(fù)性和情緒效價(jià)、生理應(yīng)激恢復(fù)具有顯著的積極影響；3)高校生活區(qū)戶外環(huán)境的植被空間對(duì)比度對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的感知恢復(fù)性和情緒效價(jià)、生理應(yīng)激恢復(fù)具有顯著的積極影響。

2.3 試驗(yàn)場景設(shè)定

由于本試驗(yàn)涉及的試驗(yàn)因子及其水平數(shù)量較多，為提高效率和降低成本，本試驗(yàn)種植場景采用正交試驗(yàn)方法來設(shè)定篩選。正交試驗(yàn)是1種高效的研究多因素多水平影響關(guān)系的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，可通過選擇部分有代表性的試驗(yàn)組合來表示所有試驗(yàn)組合，以挖掘變量間的影響關(guān)系。

選取植被復(fù)雜度、種植方式、植被空間對(duì)比度3個(gè)試驗(yàn)因子作為自變量，各個(gè)因子分高、中、低3種不同水平，因此選用了標(biāo)準(zhǔn)的L9.3.3正交表作為場景設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，共設(shè)置了9個(gè)具有代表性的試驗(yàn)場景。試驗(yàn)場景的環(huán)境背景設(shè)定為高校生活區(qū)宿舍單元所圍合的公共空間，根據(jù)調(diào)研所收集的廣州典型高校生活區(qū)空間尺度，將場地劃定在25m×50m的矩形空間內(nèi)。為了使被試具有較好的環(huán)境代入感及沉浸式體驗(yàn)，同時(shí)避免其他非試驗(yàn)因子的干擾，在空間內(nèi)部僅設(shè)計(jì)簡單的游步道、休憩設(shè)施、種植帶及一處文化雕塑(圖2)，以此作為空間設(shè)計(jì)要素基底，通過置換各個(gè)場景的種植因子組合，形成最終的試驗(yàn)場景(圖3)。試驗(yàn)場景通過SketchUp 2020進(jìn)行建模，并導(dǎo)入光輝城市Mars 2020平臺(tái)進(jìn)行植被栽植與材質(zhì)渲染。

圖2 空間設(shè)計(jì)要素基底

圖3 試驗(yàn)場景設(shè)計(jì)

2.4 試驗(yàn)變量控制

植被復(fù)雜度因子主要按照不同復(fù)雜度植物組合的清單執(zhí)行(表1)，所選植物均為常用的園林觀賞植物，各場景常綠植物與開花色葉植物的比例趨近，開花色葉植物主要控制為紅、黃兩大色系，避免多種不同色系對(duì)試驗(yàn)因子測度的干擾。

表1 不同復(fù)雜度的植物組合種類構(gòu)成

種植方式的類型主要以植物群落之間的距離均值來區(qū)分。植被空間對(duì)比度因子則主要通過等比例縮放喬木和大灌木層進(jìn)行來控制。每個(gè)場景的喬木及大灌木均設(shè)定2種不同規(guī)格，以縮放比1.0為基準(zhǔn)規(guī)格，高中低對(duì)比度的縮放比依次為：1.5、1.3、1.1，大規(guī)格植被在高中低3種水平下占比依次為：50%、30%、15%。

2.5 被試招募

采取線上推廣的方式，在華南理工大學(xué)五山校區(qū)招募高校大學(xué)生作為被試，專業(yè)不限。最終共招募被試30人，建筑學(xué)與非建筑學(xué)相關(guān)背景的比例為1:1，本碩比例約為4:6，男女性別比例約為4:6，平均年齡為23.9歲。

2.6 試驗(yàn)設(shè)備及指標(biāo)測量

2.6.1 VR虛擬場景體驗(yàn)設(shè)備

采用VR虛擬場景體驗(yàn)的方式進(jìn)行。VR體驗(yàn)設(shè)備分為硬件與軟件兩部分，硬件為HTC VIVE COSMOS ELITE套裝，軟件為光輝城市Mars 2020交互平臺(tái)。區(qū)別于傳統(tǒng)看幻燈片、圖片打分的方式，被試可佩帶VR頭盔并利用游戲手柄在場景設(shè)定范圍內(nèi)按指定線路步行，來進(jìn)行沉浸式體驗(yàn)與觀察，由此增強(qiáng)場景評(píng)估的科學(xué)性。

2.6.2 指標(biāo)測量

試驗(yàn)測量的指標(biāo)包括生理指標(biāo)和心理指標(biāo)，其理論基礎(chǔ)和測度工具/指標(biāo)如圖1所示。

1)生理指標(biāo)。

本試驗(yàn)測量的生理指標(biāo)為皮膚電反應(yīng)值(Galvanic Skin Response，GSR)，利用Shimmer Consensys v1.6 Pro生理測量儀進(jìn)行手指皮電數(shù)據(jù)采集，以此測度被試的生理應(yīng)激恢復(fù)。皮膚電反應(yīng)值(以下簡稱“皮電”)是衡量情緒的可靠生理指標(biāo)。人在情緒喚醒的狀態(tài)下，汗腺分泌活動(dòng)會(huì)受到情緒狀態(tài)的影響。情緒越緊張或興奮，排汗越多，皮電值越高。

2)心理指標(biāo)。

本試驗(yàn)所采用的心理指標(biāo)分為感知恢復(fù)性及情緒效價(jià)兩部分。對(duì)于感知恢復(fù)性，采用哈蒂格(Hartig)所制定感知恢復(fù)性量表(Perceived Restorative Scale，PRS)進(jìn)行評(píng)估。目前，該量表在恢復(fù)性環(huán)境研究領(lǐng)域應(yīng)用最廣，采用7級(jí)李克特量表來打分。完整的PRS量表包含的4個(gè)維度分別對(duì)應(yīng)恢復(fù)性環(huán)境4個(gè)基本特征。其中，“兼容性”是指環(huán)境與人的目的或偏好的活動(dòng)相適應(yīng)的屬性。由于本階段試驗(yàn)探究的主要對(duì)象為植被，場景設(shè)定主要為觀賞性而非活動(dòng)性空間，與“兼容性”這一特征的關(guān)聯(lián)度較低。因此，試驗(yàn)僅采用PRS量表前3個(gè)維度(遠(yuǎn)離性、迷人性、延展性)進(jìn)行評(píng)估(表2)。

表2 感知恢復(fù)性評(píng)價(jià)量表(PRS)

采用消極積極情感量表(PANS)對(duì)情緒效價(jià)進(jìn)行測度，評(píng)分由低到高，反映出情緒由消極到積極的變化過程(表3)。

表3 消極積極情感量表(PANS)

2.7 試驗(yàn)流程

2.7.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

被試進(jìn)入試驗(yàn)室后，引導(dǎo)員向被試介紹試驗(yàn)的相關(guān)注意事項(xiàng)，待被試適應(yīng)試驗(yàn)環(huán)境并佩戴好生理測量儀后，靜坐5min，準(zhǔn)備開始正式試驗(yàn)。

2.7.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)過程分為準(zhǔn)備階段、應(yīng)激階段、療愈階段、評(píng)估階段4個(gè)階段(圖4)。在試驗(yàn)過程中，每位被試需獨(dú)立參與9個(gè)場景的體驗(yàn)并進(jìn)行量表評(píng)估。具體流程如下。

圖4 試驗(yàn)過程圖

1)準(zhǔn)備階段：在每個(gè)場景開始前，首先讓被試進(jìn)行3min休息調(diào)整。2)應(yīng)激階段：隨后被試被要求進(jìn)行1 022以內(nèi)的減法數(shù)學(xué)口算倒數(shù)任務(wù)，限時(shí)2min。該方法已被證實(shí)能有效引起被試心理應(yīng)激反應(yīng)，使其皮膚電導(dǎo)水平顯著提高。3)療愈階段：待口算應(yīng)激任務(wù)完成后，被試戴上VR頭盔，想象其經(jīng)過1天的工作學(xué)習(xí)后回到宿舍附近區(qū)域休憩，以放松的狀態(tài)進(jìn)入虛擬場景體驗(yàn)，限時(shí)3min(圖5)。4)評(píng)估階段：體驗(yàn)結(jié)束后，被試需根據(jù)場景體驗(yàn)情況填寫PRS量表及PANS量表。

圖5 療愈階段虛擬場景體驗(yàn)

至此，單個(gè)場景試驗(yàn)完畢，耗時(shí)約10min，完整9個(gè)場景的試驗(yàn)總耗時(shí)約90min。為避免預(yù)期效應(yīng)帶來的隨機(jī)誤差[12]，每位志愿者將從任一場景編號(hào)開始體驗(yàn)，依次向下循環(huán)直至完整體驗(yàn)9個(gè)場景后結(jié)束，保證每個(gè)場景有相同的概率成為初始體驗(yàn)場景，確保數(shù)據(jù)采集的科學(xué)性。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與結(jié)果

本試驗(yàn)收集的PRS量表和PANS量表總樣本數(shù)均為290個(gè)。分9個(gè)場景對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，實(shí)際有效試驗(yàn)人數(shù)為25個(gè)，2個(gè)量表的有效樣本量均為225個(gè)。求取PRS量表的整體均值作為“感知恢復(fù)性”的評(píng)價(jià)指標(biāo)；計(jì)算PANS量表中積極情緒和消極情緒的評(píng)分差值，得到“情緒效價(jià)”。

將皮電原始數(shù)據(jù)按場景分類，每個(gè)場景分為應(yīng)激、療愈2個(gè)階段，從中選取應(yīng)激階段前20s(試驗(yàn)中被試的應(yīng)激反應(yīng)最明顯)的數(shù)據(jù)及療愈階段1.5min后20s(試驗(yàn)中被試的生理狀態(tài)最穩(wěn)定)的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理。為消除個(gè)體差異對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的影響，采用皮電變化率作為評(píng)價(jià)各場景“生理應(yīng)激恢復(fù)”的最終生理指標(biāo)。當(dāng)皮電變化率為負(fù)值，說明場景具有生理應(yīng)激恢復(fù)效果；該值絕對(duì)值越大，證明生理應(yīng)激恢復(fù)效果越好。計(jì)算公式如下：

式中，ΔΦGSR為皮電變化率；GSRa為應(yīng)激階段皮電值；GSRb為療愈階段皮電值。

將植被復(fù)雜度、種植方式和植被空間對(duì)比度作為自變量，感知恢復(fù)性、情緒效價(jià)和生理應(yīng)激恢復(fù)作為因變量，通過SPSS 26.0平臺(tái)探究它們之間的影響關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如下。

3.1 植被復(fù)雜度、種植方式及植被空間對(duì)比度對(duì)感知恢復(fù)性的影響

由主效應(yīng)分析可得，3個(gè)試驗(yàn)因子均對(duì)感知恢復(fù)性有顯著影響；且均為高效應(yīng)量(檢驗(yàn)效能η2＞0.9)，即影響關(guān)系具有高解釋力度(表4)。

通過箱圖分析和最小顯著性差異(Least Significance Difference，LSD)多重比較分析進(jìn)行組間兩兩比較，結(jié)果如下。

1)高植被復(fù)雜度具有較高的感知恢復(fù)性(圖6a)。其中，中低、高低復(fù)雜度之間組間差異顯著，而中高復(fù)雜度之間組間差異不顯著(表5)。2)感知恢復(fù)性評(píng)價(jià)隨植被連貫度的提升而降低，低連貫度組(分散式種植)具有較高的感知恢復(fù)性評(píng)價(jià)(圖6b)。其中，中低、高低復(fù)雜度之間組間差異顯著，而中高復(fù)雜度之間組間差異不顯著(表5)。3)中等植被空間對(duì)比度組具有最高的感知恢復(fù)性評(píng)價(jià)(圖6c)。其中，高、中、低對(duì)比度的組間兩兩比較均呈現(xiàn)顯著的差異性(表5)。

表5 三因子與感知恢復(fù)性LSD多重比較分析

圖6 各因子各水平比較箱圖(注：圖中數(shù)值標(biāo)注為各組平均值)

3.2 植被復(fù)雜度、種植方式及植被空間對(duì)比度對(duì)情緒效價(jià)的影響

情緒效價(jià)是情緒改善的主觀評(píng)價(jià)。由主效應(yīng)分析可得，3個(gè)試驗(yàn)因子對(duì)情緒效價(jià)的影響均未呈現(xiàn)顯著性(表6)。但其影響趨勢(shì)與感知恢復(fù)性基本一致。此外，所有場景的情緒效價(jià)均值均為正數(shù)(圖6d～f)。這表明，從整體上看，被試在場景體驗(yàn)期間的情緒為積極狀態(tài)。

3.3 植被復(fù)雜度、種植方式及植被空間對(duì)比度對(duì)生理應(yīng)激恢復(fù)的影響

生理應(yīng)激恢復(fù)是情緒改善的客觀評(píng)價(jià)。由主效應(yīng)分析可得，3個(gè)試驗(yàn)因子中，僅植被復(fù)雜度能顯著影響生理應(yīng)激恢復(fù)，且為高效應(yīng)量(檢驗(yàn)效能η2＞0.9)(表7)。結(jié)合箱圖分析可知，植被復(fù)雜度越高，皮電變化率的絕對(duì)值越大，生理應(yīng)激恢復(fù)效果越好(圖6g)，即療愈效果隨植被復(fù)雜度增加而提升，該趨勢(shì)與情緒效價(jià)一致。

表7 三因子與生理應(yīng)激恢復(fù)主效應(yīng)分析

3.4 提升環(huán)境恢復(fù)性效益的種植場景最優(yōu)組合

綜上所述，植被復(fù)雜度對(duì)感知恢復(fù)性和生理應(yīng)激恢復(fù)的影響均有顯著性，故假設(shè)1部分成立。種植方式和植被空間對(duì)比度均對(duì)感知恢復(fù)性有顯著性影響，但對(duì)情緒效價(jià)和生理應(yīng)激恢復(fù)的影響均不具顯著性，故假設(shè)2、假設(shè)3部分成立。

綜合來看，高植被復(fù)雜度與中等植被空間對(duì)比度的種植場景具有最優(yōu)的感知恢復(fù)性、情緒效價(jià)和生理應(yīng)激恢復(fù)水平，具有較高的可靠度。而在種植方式層面，分散式種植具有最高的感知恢復(fù)性和情緒效價(jià)，規(guī)則式種植具有最高的生理應(yīng)激恢復(fù)。由于種植方式僅對(duì)感知恢復(fù)性評(píng)價(jià)的影響具有顯著性，故將具有最高感知恢復(fù)性得分的分散式種植(低連貫度組)視為具有最更高的環(huán)境恢復(fù)性水平，即當(dāng)種植場景的植被復(fù)雜度較高，群落中植物體型對(duì)比度適中，且采用分散式種植方式時(shí)，該種植場景有較好的環(huán)境恢復(fù)性效益。

4 討論

4.1 植被復(fù)雜度對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的影響顯著

本研究結(jié)果表明，植被復(fù)雜度對(duì)感知恢復(fù)性和生理應(yīng)激恢復(fù)均有顯著性影響。這與既有研究關(guān)于生物多樣性和環(huán)境恢復(fù)性具有正相關(guān)關(guān)系的結(jié)論趨于一致[32]。因?yàn)橹脖粡?fù)雜度可看作是生物多樣性在種植場景中的具體體現(xiàn)。

多重比較分析的結(jié)果顯示，高低復(fù)雜度的組間差異顯著，中高復(fù)雜度的組間差異并不顯著。這表明，當(dāng)種植場景的植被種類較為單調(diào)時(shí)，增加植物種類，提升植被復(fù)雜度能有效地提高環(huán)境的恢復(fù)性；而當(dāng)種植場景的植被種類已達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，單純?cè)黾又参锓N類對(duì)于提升環(huán)境恢復(fù)性的作用不大，應(yīng)從其他維度加以考量。

4.2 種植方式對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的影響在主客觀評(píng)估中存在分歧

在主觀評(píng)估層面上，分散式種植呈現(xiàn)較好的環(huán)境恢復(fù)性效益；在客觀評(píng)估層面上，規(guī)則式種植呈現(xiàn)較好的環(huán)境恢復(fù)性效益。這可能暗示了注意力恢復(fù)與生理恢復(fù)之間的統(tǒng)一與分歧，同時(shí)也反映了注意力恢復(fù)理論和壓力緩釋理論在整合過程中存在的爭議[33]。注意力恢復(fù)理論揭示了定向注意引起的注意資源消耗，以及通過非定向注意幫助人們從精神疲勞中恢復(fù)的過程。壓力緩釋理論則側(cè)重于環(huán)境特征對(duì)生理和情緒反應(yīng)的影響，二者雖共同作用于環(huán)境恢復(fù)性效益，但可能是2條相對(duì)獨(dú)立的影響路徑。

4.3 中等植被空間對(duì)比度有利于提升環(huán)境恢復(fù)性效益

在主觀評(píng)估層面上，中等植被空間對(duì)比度的恢復(fù)性效果最佳，高植被空間對(duì)比度次之，低植被空間對(duì)比度效果最差。由此推斷，當(dāng)植被高度趨于一致、缺乏變化時(shí)，種植場景缺乏吸引力，環(huán)境恢復(fù)性效益較低。因此，若在設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加植被的對(duì)比度，則有利于增強(qiáng)視覺的變化，從而提高環(huán)境恢復(fù)性。

4.4 種植場景恢復(fù)性效益提升建議

綜上所述，在校園生活區(qū)的戶外環(huán)境背景下，除應(yīng)保證一定的綠量外，更應(yīng)注重種植場景的品質(zhì)，在種植場景設(shè)計(jì)中，可從植被復(fù)雜度、種植方式及植被空間對(duì)比度3個(gè)維度加以考慮。

1)植被復(fù)雜度：豐富植被種類，兼顧美學(xué)偏好。首先，應(yīng)豐富植被種類，喬灌草合理配植，使種植場景具備較高的植被復(fù)雜度，以提高種植場景的環(huán)境恢復(fù)性效益。其次，種植設(shè)計(jì)應(yīng)符合自然的美學(xué)特征和人們的審美偏好，不可盲目追求植被種類增量，而應(yīng)綜合考量植物群落的景觀美景度。

2)種植方式：采用分散種植，維持自然狀態(tài)。在高校校園生活區(qū)種植場景中，鼓勵(lì)設(shè)計(jì)分散式種植組團(tuán)。其植物空間更接近自然叢林的狀態(tài)，使人們的視線能夠在組團(tuán)縫隙中穿行與探索，在視覺上更能獲得樹木綿延不斷的觀感，從而更好地激發(fā)人們的親生物本能。

3)植被空間對(duì)比度：控制植被體量，協(xié)調(diào)周邊環(huán)境。一方面，中等植被空間對(duì)比度的植物組團(tuán)呈現(xiàn)出一定的體量變化性，可以避免視覺上的單調(diào)性；另一方面，中等植被空間對(duì)比度的植物組團(tuán)更易于與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，可以避免植被過大或過小可能帶來的空間壓迫感或空曠感，提高人們的空間體驗(yàn)舒適度。

5 結(jié)語

5.1 結(jié)果

本試驗(yàn)在高校校園生活區(qū)的情境下，將高校大學(xué)生作為被試，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、生理反饋技術(shù)和正交試驗(yàn)方法、主效應(yīng)分析、箱圖分析、最小顯著性差異多重比較分析等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，通過SPSS 26.0軟件探究種植場景的植被復(fù)雜度、種植方式、植被空間對(duì)比度對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的影響。結(jié)果如下。

1)植被復(fù)雜度、種植方式、植被空間對(duì)比度對(duì)感知恢復(fù)性均具有顯著影響；2)植被復(fù)雜度、種植方式、植被空間對(duì)比度對(duì)情緒效價(jià)均無顯著影響；3)僅植被復(fù)雜度對(duì)生理應(yīng)激恢復(fù)具有顯著影響；4)綜合比較得出，當(dāng)種植場景的植被復(fù)雜度較高，群落中的植物體型對(duì)比度適中，且采用分散式的種植方式時(shí)，該種植場景具有最佳的環(huán)境恢復(fù)性效益。

5.2 結(jié)論

研究證明，植被復(fù)雜度、種植方式與植被空間對(duì)比度均對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益有不同程度的影響。其中，植被復(fù)雜度作為更突出的視覺因子具有更大的影響效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能在模擬環(huán)境中更精準(zhǔn)有效地控制變量，具有高度沉浸性、可控性、安全性等特點(diǎn)。便攜式生理檢測技術(shù)與傳統(tǒng)的心理量表評(píng)估互為補(bǔ)充，可提升試驗(yàn)的信效度，兩者反饋結(jié)果的差異性反映了人與環(huán)境互動(dòng)過程中的復(fù)雜機(jī)制。

本研究結(jié)合虛擬動(dòng)態(tài)三維場景對(duì)植物設(shè)計(jì)要素的量化和精細(xì)化研究，具有一定的創(chuàng)新性，為旨在提升高校校園環(huán)境恢復(fù)性效益的種植設(shè)計(jì)提供了參考。

5.3 展望

首先，本試驗(yàn)衡量的是相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下的植被復(fù)雜度，并未考慮季相變化的影響，未來的研究可對(duì)動(dòng)態(tài)變化下植被復(fù)雜度與環(huán)境恢復(fù)性的關(guān)系做進(jìn)一步的探討。其次，植被空間對(duì)比度與周邊環(huán)境和場景類型息息相關(guān)，由于試驗(yàn)條件所限，本研究僅在理想環(huán)境中探討植被空間對(duì)比度對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的影響關(guān)系。未來可控制其他變量，進(jìn)一步研究在不同周邊環(huán)境背景下植被空間對(duì)比度對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的影響。最后，本試驗(yàn)僅探討了3個(gè)試驗(yàn)因子對(duì)環(huán)境恢復(fù)性效益的主效應(yīng)結(jié)果，未來也可加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)因子間交互效應(yīng)與環(huán)境恢復(fù)性效益關(guān)系的研究，以進(jìn)一步厘清其作用機(jī)制。

注：文中圖片均由作者繪制或拍攝。

致謝：感謝光輝城市為本研究提供軟件支持。