哈爾濱市秋季城市公園空間特征健康恢復性影響研究*
——以兆麟公園為例

葉鶴宸 朱 遜 YE Hechen, ZHU Xun

0 引 言

隨著城市化進程不斷加快，社會經(jīng)濟高速發(fā)展，城市人口生活和工作節(jié)奏加快，心理壓力增加。世界衛(wèi)生組織表明城市化會進一步與不良的健康狀況聯(lián)系，以非傳染性疾病的形式如肥胖，II型糖尿病，骨質(zhì)疏松癥和心臟病，抑郁癥和精神疲勞等與壓力有關(guān)的疾病[1]。城市公園作為居民親近自然，釋放精神壓力的重要場所，更需要為居民在健康方面提供幫助。目前，自然環(huán)境與健康之間的關(guān)系研究主要圍繞康普蘭夫婦的“注意力恢復理論”以及烏爾里希的“壓力緩解理論 ”這兩大理論展開。注意力恢復理論認為注意力分為兩種：一種需要消耗精力，比如讀書、工作等；一種不需要消耗精力，比如觀察自然。前一活動持續(xù)一定時間后會由于注意力耗損而產(chǎn)生疲倦，而后一活動對前一活動的注意力損耗具有恢復效果。所以在疲倦的時候，接觸自然環(huán)境可以幫助我們更好地集中精力，并且具有迷人、逃離、延展、一致特征的環(huán)境恢復性效果最好[2]。壓力緩解理論認為城市環(huán)境問題嚴重地侵擾了城市居民生活，使其常處于較高的壓力水平，接觸自然環(huán)境可通過自然景致吸引人注意而引發(fā)正向情緒，繼而帶來減緩壓力的功效[3]。

圖1 研究模型圖Fig.1 study model

西方關(guān)于環(huán)境健康恢復性的研究表明，接觸自然環(huán)境對人們的生理及心理健康均具有恢復性效果，具體體現(xiàn)在降低血壓，改善負面情緒，提高注意力等。不同空間特征環(huán)境對健康恢復性影響不同，自然程度高[4-5]，動植物物種豐富[6]，空間感受相對封閉，能看到遠景[7]，具有水體元素[8]等空間特征的環(huán)境健康恢復性更好。隨著近年來中國城市化進程發(fā)展，中國關(guān)于健康恢復性環(huán)境的研究也逐漸增多。圍繞健康城市與健康社區(qū)規(guī)劃策略[9-11]、相關(guān)理論綜述[12-13]、實證研究[14-16]、與其他學科融合探討[17-18]、病癥導向恢復性環(huán)境設(shè)計策略展開[19-20]，研究結(jié)果顯示，恢復性環(huán)境對健康的顯著影響主要體現(xiàn)在緩解壓力，調(diào)節(jié)情緒，提升認知能力等方面，關(guān)于恢復性環(huán)境特征方面植物色彩豐富度，植被覆蓋面積在袖珍公園中起到緩解精神壓力的顯著作用[21]，植物群落景觀更有益于人們身心放松[22]。環(huán)境的健康恢復性效益已通過多種方式證實，其評價方法主要分為定性分析與定量分析，定性分析方法包括問卷調(diào)查、深度訪談與實地調(diào)研等，定量分析方法多采用腦波值（ECG）[14]、皮膚電導值（SCR）[15]、肌電值（EMG）[23]以及心率（HRV）[24]等的測量。

但上述有關(guān)恢復性環(huán)境特征的研究多集中于自然程度對比或是多在自然程度較高的環(huán)境中進行，對環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境空間特征的探討較少，因此本研究選取高密度城市環(huán)境下的公園環(huán)境。哈爾濱市屬大陸性季風氣候，季相變化明顯，春季干旱多風，夏季酷熱多雨，秋季天高氣爽，冬季漫長寒冷，相較于其他季節(jié)，秋季更適宜戶外恢復性活動發(fā)生，并且秋季植物色彩豐富，空間體驗更具吸引力，因此本研究旨在探究與城市人群生活最為貼近的城市公園內(nèi)秋季場景空間特征對健康恢復性影響效果差異，推動哈市秋季恢復性空間營造與改善，并為今后規(guī)劃出更有助于人們身心健康的城市公園提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究模型

通過以往研究總結(jié)，提出本研究模型，共分為兩部分：不同開放程度空間對復愈性影響研究以及不同景觀特征空間對復愈性影響研究，力求通過生理心理指標分析得出最具身心康復效果的場景類型（圖1）。

1.2 影響健康恢復性的環(huán)境特征

關(guān)于環(huán)境健康恢復性特征相關(guān)研究顯示，環(huán)境中綠色空間比例、NDVI值、動植物種類豐富度、寧靜程度、自然程度、人群密集度與環(huán)境開放程度對環(huán)境健康恢復性均具有顯著影響，本文選取環(huán)境自然程度與開放程度作為研究變量，探究城市公園環(huán)境內(nèi)最具健康恢復性的環(huán)境類型。

空間開放程度是影響空間感知恢復效果的重要因素，據(jù)阿普爾頓的“展望避難理論”（1975），人類更加喜歡能夠提供前景和總覽機會同時具有圍合感和庇護感覺的空間環(huán)境。斯蒂格（Stigstodder）的感知恢復維度（PSD）理論也指出具有空間維度和庇護維度的環(huán)境恢復性更好[25]，而且設(shè)計人員經(jīng)常使用開放空間和封閉空間來對比空間開放程度。構(gòu)建開敞度高的空間時，通常會使用草坪，湖泊和廣場等景觀元素，營造封閉空間與半開敞空間則用灌木和喬木等植物元素對視線進行遮蔽，并提供了一種隱私感。因此在本文中選取了自然程度類似的開敞空間，半開敞空間與封閉空間進行對比。

空間自然程度被證實與人身心健康呈正相關(guān)[4-5]，是營造城市公園空間的重要考慮因素，城市景觀依據(jù)自然程度大致可以分為兩大類：硬質(zhì)景觀和軟質(zhì)景觀。硬質(zhì)景觀由人工材料處理的要素組成，包括硬質(zhì)路面，如廣場、路徑等[26]；軟質(zhì)景觀的組成主要包括植物要素，如樹木、灌木、花草[27]，以及水體，如湖泊、池塘、噴泉、河流和溪流[28]。因此本研究選取了開放程度相似的硬質(zhì)景觀與軟質(zhì)景觀進行對比。

1.3 研究環(huán)境及場景特征采集

研究中使用的場景均選自兆麟公園（圖2），其位于哈爾濱市中心區(qū)，占地面積8.4 hm2，為哈爾濱市五個市級公園之一，景觀狀況良好。研究中所選取的六種典型小環(huán)境類型場景，每個場景在公園內(nèi)采集五個樣本，通過焦點小組討論進一步評估確定哪個場景樣本有效地代表了假設(shè)選取的小環(huán)境類型，從而確定最終選擇的場景（圖3）。

圖2 場景采集點位置示意Fig.2 location of scene collection points

圖3 場景特征描述Fig.3 scene feature description

場景的采集使用錄像的方式，以求捕獲更多的環(huán)境屬性給人身臨其境的感覺，場景錄制采用索尼HDR-PJ660E相機。于2017年11月進行場景錄制，當日溫度-8℃～5℃，攝像機固定在場景邊緣的三腳架，水平視點高度為1.60 m。攝像機以緩慢的速度從場景一側(cè)移動到另一側(cè)全面采集場景特征。最終采集的全部場景被組合成15 min的視頻每個場景播放40 s，基于以前的研究，發(fā)現(xiàn)以景觀畫面作為刺激源至少需要15 s可對生理心理產(chǎn)生影響[29-30]。

1.4 受試者

我們通過海報和網(wǎng)絡(luò)招募了哈爾濱工業(yè)大學設(shè)計學相關(guān)專業(yè)的61（N）名大學生參加這項研究（男性20人，女性41人），所有人都在學校學習至少三個學期。之前的研究中指出，從事環(huán)境設(shè)計相關(guān)專業(yè)的人對景觀美感的敏感度更高，專家和專業(yè)學生對環(huán)境的辨別能力和內(nèi)部一致性較非專業(yè)相關(guān)人士更好。由此可見，選擇具有相關(guān)學科知識背景的人員作為測試對象所得結(jié)果可信度將更高。

1.5 環(huán)境健康恢復性測量方式

1.5.1 自我健康報告

自我健康報告問題選取了歐洲五維健康量表EQ-5D中的部分問題。問卷內(nèi)容包括焦慮抑郁程度評價與健康總體狀況評價，焦慮與抑郁程度使用四點Likert量表評價。健康評價采用一個長20 cm的視覺刻度尺。頂端為100 分代表“心目中最好的健康狀況”，底端為0分代表“心目中最差的健康狀況。

1.5.2 壓力恢復測量方式

由于皮膚電導值（SCR）和心率變異性（HRV）直接反映身體壓力狀況，并且有研究者采用相同指標衡量康復效果[15]，因此選取上述指標進行評價。本次研究的生理指標測量均使用津發(fā)科技公司生產(chǎn)的無線設(shè)備（Ergolab wireless sensors）進行測量。設(shè)備通過藍牙與電腦進行數(shù)據(jù)傳輸，所以在實驗過程中受試者可以自由移動身體。

皮膚電導值通常用作衡量壓力的指標，電導值與壓力水平成正比。儀器通過兩個電極與皮膚連接獲取SCR信號：一個連到食指，另一個連到中指。在連接前，對儀器進行校準（圖4）。

心率變異性（HRV）是由中樞自主神經(jīng)系統(tǒng)施加的心臟控制的量度，高頻功率（HF）是心臟活動的副交感神經(jīng)調(diào)節(jié)的指標，低頻功率（LF）是心臟活動交感神經(jīng)調(diào)節(jié)的指標。LF / HF代表交感神經(jīng)張力的高低，應(yīng)激過程會導致LF / HF的減小。儀器通過心率耳夾與受試者耳垂連接（圖4）。

1.5.3 注意力恢復測量方式

圖4 實驗儀器與實驗環(huán)境實景Fig.4 experimental equipment and experimental environment

圖5 實驗流程圖Fig.5 experimental fl ow chart

表1 不同場景生理指標變化值Tab.1 changes in physiological indexes in different scenarios

注意力恢復測量采用感知恢復量表（PRS）評價，PRS量表由哈蒂格（Hartig）等人提出，有不同問題數(shù)量的多個版本，各個版本在之前的實驗中證實均有較高的信度，本研究中使用11個問題的版本，五分評級系統(tǒng)，從四個維度對環(huán)境復愈性進行評價，包括逃離、迷人、延展與一致四個維度。

1.6 實驗流程

受試者到達實驗室之后首先被安排做在高度約為45 cm的椅子上，在填寫了基本信息和健康狀態(tài)之后，研究人員將電極和傳感器為受試者佩戴在身體指定位置。在受試者適應(yīng)裝置之后，記錄3 min的ECG與SCR的基線值。之后是施加壓力階段，施壓方式為觀看恐怖視頻，視頻播放結(jié)束后進行壓力等級評價并且平靜三分鐘。隨后觀看場景視頻進行恢復階段，在這個階段每個受試者都觀看了所選取的場景視頻在每個場景觀看后視頻會被暫停，受試者完成該場景PRS量表的評價。在施壓和恢復階段，ECG和SCR被連續(xù)記錄（圖5）。實驗的壓力施加和場景刺激部分都在VR屏幕上呈現(xiàn)。

1.7 實驗數(shù)據(jù)分析

通過數(shù)據(jù)采集與分析程序Ergolab記錄整個實驗過程中的生理信號，利用所采集的皮膚電信號與心率計算SCR值與HF/LF值。之后使用單因素方差分析法分析各場景間的生理信號數(shù)值和PRS總體與維度分值差異，如果差異顯著，則使用LSD法作為事后檢驗，探究各場景間變量的差異。用古朗巴哈系數(shù)法（Cronbach’s alpha）分析PRS總體和分量表的內(nèi)部可靠性，顯著性水平設(shè)定在p＜0.05，a系數(shù)為0.723，證實數(shù)據(jù)可信度較高。統(tǒng)計分析在IBM SPSS Statistics 22中完成。

2 結(jié) 果

2.1 健康狀況

自我健康報告狀況分析結(jié)果顯示，男性的健康狀況評價平均分為73.8分，女性健康狀況評價平均分為74.4分，總體受試者中僅有9%的受試者報告健康狀況在60分以下。相比之下，抑郁焦慮等情緒問題更為常見，42.6%的受訪者表示近期生活中有輕度抑郁與焦慮，14.7%的受訪者表示近期中度抑郁與焦慮。

2.2 不同場景對壓力恢復的影響

2.2.1 皮膚電導反應(yīng)值

單因素方差分析（ONEWAY ANOWA）顯示不同場景間SCR值差異顯著（F（6,319）=2.849，p = 0.01, η2= 0.07），表明各場景對壓力恢復影響具有差異性。與基線值相比，觀看場景視頻后與基線值相比SCR值均呈現(xiàn)降低趨勢，表明城市公園場景具有壓力恢復效果。使用LSD事后檢驗比較顯示（表1），觀看地形空間（6.63±2.17 p = 0.003）與林蔭線性空間（6.72±2.17 p = 0.003）時，受試者的平均SCR值顯著低于其他場景，表明地形空間與林蔭線性空間恢復效果顯著好于其他場景。

2.2.2 心率變異性值

心率變異性中高頻功率值與低頻功率值的比值（LF/HF）增加表明受試者壓力水平降低。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，在觀看場景視頻后，受試者LF/HF數(shù)值均不同程度增加，表明城市公園場景具有一定程度的恢復性。單因素方差分析（ONEWAY ANOWA）顯示觀察不同場景對LF/HF的影響具有差異性（F（6,318）= 2.341, p = 0.03，η2= 0.04），表明結(jié)果具有研究意義。LSD事后檢驗顯示（表1），地形空間（2.43±1.55s，p = 0.005）和密林封閉空間（2.38±1.55 s, p = 0.007）時的LF/HF的變化顯著顯著高于其他場景，表明地形空間與密林封閉空間恢復性好于其他場景。

2.3 不同場景注意力恢復性評價

2.3.1 場景PRS總分

單因素方差分析結(jié)果顯示六個場景間PRS得分具有差異顯著（F（5,402）= 14.61，p＜0.001,η2= 0.15），結(jié)果表明場景間恢復水平具有顯著差異。整體評分結(jié)果為水體空間＞地形空間＞林蔭線性空間＞草坪開敞空間＞密林封閉空間＞硬質(zhì)開敞空間。LSD事后檢驗顯示（圖6），地形空間（3.26±0.63，p = 0.05）與水體空間（3.23±0.74，p = 0.05）恢復潛力顯著好于密林封閉空間（2.76±0.82，p = 0.05）與硬質(zhì)開敞空間（2.40±0.66，p = 0.05），表明水體空間與地形空間的較其他場景恢復效果更好。

2.3.2 場景PRS維度得分

圖6 場景PRS總體評價Fig.6 overall evaluation of scenario PRS

表2 場景PRS總分與維度得分Tab.2 scenario PRS score and dimension score

為了探究不同場景體現(xiàn)的不同恢復性特征，本研究計算和分析了各個場景恢復性維度得分（表2）。首先，地形空間的逃離性維度得分（3.53±0.78）最高，迷人性維度（3.49±0.83）僅次于水體空間排序第二。其次，水體空間迷人性維度得分（3.53±0.86）最高，逃離性得分（3.08±0.96）排序第二。最后，硬質(zhì)開敞空間逃離性維度得分（1.83±0.85）最低，封閉空間延展性得分（2.59±0.93）最低，并且二者得分均顯著低于該維度下其他場景得分（圖7）。綜合得分結(jié)果可知，各場景所體現(xiàn)的恢復性特征具有差異，地形空間與水體空間恢復性主要由于逃離與迷人程度較高，封閉空間與硬質(zhì)開放空間較其他場景恢復性差是由于一致性與逃離性特征較差。

3 討 論

3.1 場景不同自然程度

對于半開敞空間，注意力恢復測量結(jié)果顯示（圖8）地形空間PRS得分高于林蔭線性空間，但無統(tǒng)計學意義（p ＞ 0.05）。壓力測量結(jié)果顯示（圖9-10）地形空間的HF/LF增加值與SCR降低值均高于林蔭線性空間。以上實驗結(jié)果表明，軟質(zhì)程度較高的場景恢復效果更好。

對于開敞空間，注意力恢復水平測量結(jié)果顯示（圖8），水體空間得分＞草坪開敞空間得分＞硬質(zhì)開敞空間得分，結(jié)果表明軟質(zhì)程度較高的水體空間和草坪開敞空間恢復性好于硬質(zhì)程度較高的硬質(zhì)開敞空間，并且水體空間恢復性最好。對于壓力恢復測量結(jié)果（圖9-10），SCR降低值與HF/LF增加值均顯示，硬質(zhì)開敞空間＞草坪開敞空間＞水體空間，結(jié)果表明前兩者恢復性好于水體空間（圖10-11），值得注意的是，此實驗結(jié)果與之前的研究不同，可能是由于秋季水體干涸并沒有表現(xiàn)出典型的水體復愈性特征，但人們對于水體仍然存有出于心理的喜愛，從而造成評價水體恢復性的生理測量與注意力恢復的心理測量結(jié)果不同。

圖7 場景PRS維度評價Fig.7 the dimension evaluation of scenario PRS

圖8 不同自然程度場景PRS得分Fig.8 PRS scores for different natural scenes

圖9 不同自然程度場景HF/LF增加值Fig.9 HF/LF increase in different natural scenes

圖10 不同自然程度場景SCR減少值Fig.10 SCR reductions for different natural scenes

圖11 不同開放程度場景PRS減少值Fig.11 PRS reduction values for different openness scenarios

綜合以上結(jié)果可知，首先對于水體空間恢復性評價的心理測量結(jié)果與之前的研究相似，顯示水體空間場景恢復性好于其他場景，但生理測量結(jié)果與之前不同，主要由于水體水量較少，可能并未起到水體的視覺景觀效果，但較少水量與駁岸輪廓足以引發(fā)人們對水體的聯(lián)想，從而引發(fā)恢復性體驗，說明人們的心理感知與生理變化間存在差異，其間聯(lián)系需要進一步研究闡明。其次，心理與生理測量結(jié)果均表明，硬質(zhì)程度較高的林蔭線性空間恢復性好于軟質(zhì)程度較高的草坪開敞空間與封閉空間，表明不同城市公園空間并非自然程度越高，恢復性效果越好。概括來說，這項研究的發(fā)現(xiàn)支持以往的研究和理論，證明類似空間開放程度場景自然程度與人身心健康呈正相關(guān)性，表明意向性水景更易帶給人們心理上的體驗，引發(fā)人們的思考，同樣可以帶給人們遐想，引發(fā)恢復性體驗[31]。

3.2 場景不同開放程度

對于軟質(zhì)程度較高的空間，注意力恢復測量結(jié)果顯示（圖11），水體空間得分＞地形空間得分＞草坪開敞空間得分＞封閉空間得分，以上結(jié)果表明水體空間恢復性效果最好，半開敞的地形空間恢復性好于開敞空間與封閉空間，對于壓力恢復測量結(jié)果（圖12-13），SCR降低值與HF/LF升高值均顯示，地形空間＞密林封閉空間＞草坪開敞空間＞水體空間，以上結(jié)果表明空間開放程度為半開敞的地形空間恢復性好于封閉空間與開放空間，水體空間恢復性最差，可能由于秋季干涸，所以引發(fā)的為心理上的恢復體驗，從而導致生理恢復值偏低。

對于硬質(zhì)程度較高的空間，注意力恢復與壓力恢復測量結(jié)果均表明，空間開放程度為半開敞的林蔭線性空間恢復性好于硬質(zhì)開敞空間。

圖12 不同開放程度場景SCR減少值Fig.12 SCR reductions for different degrees of openness

綜合以上可知，給人以視線圍合感并且能看到遠景的半開敞空間恢復性要好于封閉空間與開敞空間。這與之前的研究結(jié)論相一致，寬敞并且自由，具有一定的圍合度能夠觀看他人活動的空間恢復效果更好[17]，過于封閉的環(huán)境，由于不能看到外界，使人們感到不安[18]。

4 結(jié) 論

本研究以六個城市公園秋季場景為研究對象，探究秋季城市公園中更具恢復性的空間類型，從而為城市居民釋放精神壓力提供幫助。研究發(fā)現(xiàn)：第一，環(huán)境恢復性生理測量結(jié)果與心理測量結(jié)果存在差異，生理指標對于評價環(huán)境恢復性影響更加敏感，心理指標則更能反映出文化與情感上的偏好；第二，自然程度不是評價城市公園環(huán)境恢復性的唯一標準，構(gòu)建城市公園恢復性空間不能一味追求接近自然，還應(yīng)考慮空間感受；第三，城市公園不同開放程度場景中，給人以視線圍合感，并且能看到遠景的半開敞空間的恢復性要好于封閉空間與開敞空間；第四，城市公園場景中具有地形元素的場景恢復性好于其他場景，在今后城市公園恢復性空間營造時可以考慮地形手法的應(yīng)用。

圖13 不同開放程度場景HF/LF減少值Fig.13 HF/LF reductions for different openness scenarios

此外，一方面本研究在進行實地測量時發(fā)現(xiàn)，受試者生理指標采集受到外界環(huán)境干擾較大，所以將實驗改為在室內(nèi)進行，受試者對于場景空間感受相較于現(xiàn)場可能存在差異。另一方面受試者人群年齡階段較為集中，可能忽視了不同年齡階段人群對景觀偏好的差異，從而對健康恢復性產(chǎn)生影響。因此未來研究中，可以嘗試探究由于不同年齡段所產(chǎn)生的健康恢復性差異，并且嘗試進行現(xiàn)場訪談或者問卷，從而探明場景產(chǎn)生健康恢復性差異的原因。