以體力活動多樣性為導(dǎo)向的城市綠地空間設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

1 研究背景與意義

根據(jù)世界衛(wèi)生組織定義，體力活動(physical activity)是骨骼肌所產(chǎn)生的任何需要消耗能量的身體運(yùn)動；通常基于步行、騎行、運(yùn)動和休閑活動引發(fā)，可以在任何技能水平上進(jìn)行或?yàn)榱藠蕵范M(jìn)行①。缺少體力活動會導(dǎo)致人們在能量攝入-消耗方面失衡，使肥胖、心血管疾病等多種慢性病的發(fā)病率上升[1-3]。2012年發(fā)布的一項(xiàng)比較研究中顯示，在過去20年間，美國、英國、巴西、中國和印度的成年人體力活動水平均呈下降趨勢，其中中國和巴西相對下降最多；相比1991年，2009年中國成年人周平均體力活動時(shí)間下降了46%，研究預(yù)測2030年將下降超過50%[4]。另一項(xiàng)報(bào)告預(yù)測，我國到2050年將有超過9%(2000年是4%)的國民生產(chǎn)總值用于預(yù)防和控制由于不良飲食、缺乏運(yùn)動導(dǎo)致的慢性病[5]。在環(huán)境與體力活動關(guān)系的社會生態(tài)學(xué)模型中，建成環(huán)境是影響體力活動的重要方面[6]，其中，城市綠色空間被認(rèn)為是關(guān)鍵的空間要素之一[7]。增加體力活動可有效降低慢性病的發(fā)病率，而城市綠地空間為體力活動提供了場所，其優(yōu)化設(shè)計(jì)將提高體力活動的頻率、時(shí)長和類型。

基于健康促進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，本文致力于集中明確影響體力活動多樣性的城市綠地空間設(shè)計(jì)要素。通過選取上海市中心城區(qū)2個(gè)城市公園作為案例，研究劃定了案例中特定尺度的多個(gè)綠地空間單元作為樣本進(jìn)行實(shí)地觀察記錄，獲得在這些樣本空間單元中的活動情況數(shù)據(jù)。通過建構(gòu)模型，研究定量分析了體力活動多樣性與綠地空間設(shè)計(jì)要素之間的相關(guān)性，識別顯著影響體力活動多樣性的場地特征和植被特征，并基于此探討城市綠地空間優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。

2 綠地空間要素影響體力活動的相關(guān)研究

城市綠地空間可作為活動場所、出行的目的地和目的地之間的路徑(例如穿過綠道到達(dá)商店)，提供體力活動的可能性[8]。已有文獻(xiàn)證明城市綠地空間的特定場所特征和植被特征與體力活動存在相關(guān)性。

在綜合性研究中，Gilescorti借助電子設(shè)備記錄居民的體力活動地點(diǎn)和頻率，建立了體力活動與綠地空間要素的多元線性回歸模型，發(fā)現(xiàn)規(guī)模大、綠地質(zhì)量高的城市綠地空間能對體力活動產(chǎn)生積極作用[9]；Besenyi等證明充足的活動空間、悅目的植被景觀等對體力活動的強(qiáng)度具有促進(jìn)作用[10]；應(yīng)桃園等以杭州5個(gè)城市公園為例，通過問卷調(diào)研收集游客體力活動類型及游客對公園內(nèi)的景觀建設(shè)、道路流暢度、路面狀況(寬度、材質(zhì)等)和公共設(shè)施的評價(jià)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)豐富的公園植被景觀、充足的休閑活動空間以及多樣的健身休憩等設(shè)施是促進(jìn)游客體力活動的顯著影響要素[11]；李昕陽等在適老、適童的社區(qū)公共空間研究中，通過對天津市5個(gè)社區(qū)發(fā)放問卷、訪談、制作個(gè)人行為地圖等方法收集了老人和兒童對于空間認(rèn)知和活動需求等數(shù)據(jù)，用多元線性回歸的統(tǒng)計(jì)方法得到影響老人、兒童體力活動的相關(guān)綠地空間要素[12]，研究結(jié)果證明，豐富且有季節(jié)性變化的植被和花卉搭配對促進(jìn)老人和兒童進(jìn)行戶外體力活動、提高活動多樣性有積極作用，同時(shí)，場地形態(tài)對活動類型有一定影響：大型開敞空間內(nèi)活動較豐富，多為動態(tài)活動，而小型獨(dú)立的空間單元一般通過設(shè)置景觀節(jié)點(diǎn)(如噴泉)吸引人流，提高活動的可能性[12]；此外，劉濱誼等在探討建立和優(yōu)化我國城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃指標(biāo)體系的研究中，從多個(gè)維度提出了可能影響體力活動的綠地空間設(shè)計(jì)要素指標(biāo)：在生態(tài)效益維度，主要是達(dá)到綠地的便利程度、綠地間的通達(dá)性和景觀多樣性；在經(jīng)濟(jì)效益維度，主要是綠地空間的郁閉程度、樹種配置狀況和城市綠地區(qū)位；在景觀效益維度，主要是綠視率和游覽觀賞效應(yīng)等。此研究尤其強(qiáng)調(diào)了將綠化三維量指標(biāo)，如綠視率，納入綠地系統(tǒng)建設(shè)和評價(jià)體系將大大提高綠地系統(tǒng)規(guī)劃的質(zhì)量[13]。

在具有針對性的研究中發(fā)現(xiàn)，綠地空間的場地形狀、綠植的種植方式和種類，以及場地內(nèi)設(shè)施等都與體力活動有一定的相關(guān)性。首先，Rodie在通過觀察和采訪公園游人時(shí)發(fā)現(xiàn)，場地空間形狀中環(huán)形道路比線形道路更有利于促進(jìn)居民進(jìn)行持續(xù)的步行活動，其原因可能是環(huán)形道路指向明確、有助于從心理上提高步行者的積極性[14]。其次，Lindal在城市道路景觀對于行人活動的影響研究中，提出植物的高矮、間距、密度以及不同種類的配比等能夠營造不同特點(diǎn)的活動空間和景觀體驗(yàn)[15]。而在不同植被類型對體力活動的多個(gè)實(shí)證研究中證明，喬木和地被都對體力活動有一定影響[6-7，16]。Janssen和Rosu發(fā)現(xiàn)，11～13歲兒童的體力活動與其住所1 000m范圍內(nèi)未開發(fā)的喬木面積之間呈顯著正相關(guān)[6]；Suminski等發(fā)現(xiàn)在美國縣級區(qū)域?qū)用?，距人們住所一定范圍?nèi)的草地面積與體力活動呈正相關(guān)[7]。而在多個(gè)植被類型的對比研究中，Tsai等指出喬木比地被在促進(jìn)人的體力活動上表現(xiàn)更為積極，其對此作出的解釋是喬木樹冠能為人們的體力活動提供更加多樣化的戶外空間，且喬木樹冠形成的樹蔭空間能供人們休息納涼[16]。另外，Schipperijn等發(fā)現(xiàn)良好的場地視線[17]、公園的設(shè)施配置，包括運(yùn)動場、燈光、水景等場地特征要素均與活動多樣性存在一定的聯(lián)系[17-18]。

圖1 研究案例及其周邊用地

綜合國內(nèi)外研究成果，城市綠地空間對體力活動的影響研究已越來越受到關(guān)注。已有研究大多以整個(gè)公園為研究對象，但對公園內(nèi)部空間的細(xì)分研究較少；在獲取公園內(nèi)活動情況數(shù)據(jù)作為研究模型的因變量時(shí)，多數(shù)研究也以居民的主觀評價(jià)作為主要參考。因此本研究選取上海城市公園作為綠地空間的典型研究對象，劃定內(nèi)部空間單元，通過實(shí)地觀察獲取活動數(shù)據(jù)，并基于地理信息系統(tǒng)(GIS)獲取空間數(shù)據(jù)，分析體力活動多樣性與綠地場所要素和植被要素的相關(guān)性。

表1 綠地空間特征要素及其變量提取

3 案例選取和模型構(gòu)建

3.1 案例選取與研究單元

選取上海市中心城區(qū)2處綜合性綠地：人民公園和延中綠地靜安段作為研究案例。其中，人民公園總面積9.82hm2，南鄰上海市人民政府以及人民廣場，周邊用地性質(zhì)以行政辦公、文化設(shè)施及商業(yè)用地為主。延中綠地靜安段總面積7.21hm2，毗鄰延安高架與南北高架，周邊用地性質(zhì)以居住用地為主(圖1)。

相關(guān)研究顯示，25m是戶外空間的適宜尺度(方便人們辨認(rèn)彼此表情、方便交流)；為避免產(chǎn)生隔絕感，空間交往距離不宜超過30m[19]。因此，本研究以30m見方的正方形(約0.1hm2)在案例公園中進(jìn)行空間劃定作為分析樣本，覆蓋案例中不同特征的空間，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，最終確定40個(gè)分析樣本，其中人民公園21個(gè)，延中綠地19個(gè)(圖2)。

研究團(tuán)隊(duì)對40個(gè)分析樣本進(jìn)行了實(shí)地觀察記錄，基于地理信息系統(tǒng)，收集獲取數(shù)據(jù)，包括分析樣本中硬質(zhì)場地的面積和形狀、植被情況及活動類型等。

圖2-1 人民公園分析單元空間分布示意

圖2-2 延中綠地分析單元空間分布示意

3.2 變量提取

基于收集到的數(shù)據(jù)，將綠地空間特征分為場地特征和植被特征進(jìn)行變量提取。其中，場地特征包含樣本的區(qū)位條件、活動空間的形態(tài)特征和整體綠化狀況；植被特征包含植被的數(shù)量特征和多樣性特征(表1)。

在場地特征方面，選取整合度和連接度反映區(qū)位條件。整合度是以空間深度為基礎(chǔ)計(jì)算得到的指標(biāo)，它刻畫了某一空間與其他空間集聚或離散的程度，能夠衡量一個(gè)空間吸引人群到達(dá)的交通潛力。整合度越大，空間越集聚，空間單元在整個(gè)空間系統(tǒng)中吸引到達(dá)的潛力越高[20]。連接度指系統(tǒng)中與其他空間直接相連的空間數(shù)目；連接度高的區(qū)域有較多的出入口，人流穿過性強(qiáng)[21]。同時(shí)，利用硬質(zhì)場地表征可活動空間，將其面積和形狀指數(shù)納入模型。整體綠化狀況采用綠化覆蓋率、綠地率與綠視率反應(yīng)綠化的二維和三維狀態(tài)。在植被特征方面，研究采用了植被數(shù)量和多樣性2類指標(biāo)。植被數(shù)量分別為喬木的株數(shù)和灌木、草坪與地被的面積。植被多樣性則采用香農(nóng)多樣性指數(shù)(Shannon-Weiner指數(shù))進(jìn)行表征[22]。

體力活動多樣性作為模型的因變量，數(shù)據(jù)來源于實(shí)地觀測。本研究在每個(gè)案例公園中均選取1個(gè)工作日與1個(gè)非工作日進(jìn)行活動記錄。研究者從6：00—17：00，每隔1h記錄場地中的人數(shù)及其所進(jìn)行的具體活動類型，每日每處共記錄12次，活動類型包括使用健身器材、跑步和棋牌等22種?；诿總€(gè)統(tǒng)計(jì)單元中的活動種類總數(shù)，通過SPSS軟件進(jìn)行分箱化處理，將該連續(xù)變量轉(zhuǎn)化為有序分類變量，并按照活動多樣性水平由高到低將40個(gè)研究樣地歸為高、較高、中等和低4個(gè)等級(表2)，相對應(yīng)，因變量采用1、2、3、4納入模型，表征活動多樣性等級。

3.3 模型構(gòu)建

研究以城市綠地空間特征(包括場地特征和植被特征)為自變量，體力活動多樣性等級為因變量，構(gòu)建有序邏輯回歸模型。模型通過優(yōu)勢比(Odds Ratio，OR)解釋邏輯回歸系數(shù)，表征自變量每增加一個(gè)單位，因變量由低到高變化的可能性。

為識別場地特征和植被特征獨(dú)立和共同的影響作用，本研究建構(gòu)了3個(gè)模型。模型的自變量分別是場地特征、植被特征和二者同時(shí)納入，以明確顯著影響體力活動多樣性的要素。

4 模型結(jié)果和討論

在體力活動多樣性與城市綠地空間特征的3個(gè)有序回歸模型中，要素的顯著性在3個(gè)模型中略有差異，顯著影響的正負(fù)方向在3個(gè)模型中一致(表3)。

在場地特征方面：1)在與區(qū)位條件相關(guān)的2個(gè)指標(biāo)中，最大整合度與體力活動多樣性顯著正相關(guān)，與最大連接度不顯著相關(guān)。整合度高的區(qū)域能夠方便公園所有其他區(qū)域的人群到達(dá)此地，提高空間的活動多樣性；而連接度高的區(qū)域一般意味著穿越性交通較多，活動相對單一。2)場地形態(tài)特征與活動多樣性不顯著關(guān)聯(lián)，可能由于所選空間分析樣本位于高密度城區(qū)且場地使用較為飽和，因此，場地形狀對活動多樣性水平的影響不明顯。3)場地的綠化狀況與活動多樣性顯著相關(guān)。其中，綠化覆蓋率與體力活動顯著正相關(guān)；綠視率與活動多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)。綠化覆蓋率高，表明草本植物或灌木覆蓋面積大或具有大型樹冠的喬木較多，而該類綠地空間能夠吸引更多的活動人群并提供更加舒適的活動環(huán)境，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)活動類型的多樣化。綠視率指人視野中自然綠色景象所占視野面積的比例[23]，反映了從人的視覺角度對綠化環(huán)境的感知，綠視率較高的區(qū)域往往在人的視野范圍內(nèi)有較多冠大蔭濃的喬木，空間被植被圍合的程度較高，空間開敞度低、私密性強(qiáng)，活動類型比較傾向于個(gè)人或小集體相對靜態(tài)的活動，如閱讀、下棋和聊天等。

在植被特征方面：1)喬木株數(shù)與活動多樣性呈顯著正相關(guān)。喬木形成的林蔭空間(覆蓋空間)有利于多種活動的發(fā)生。2)灌木的面積與活動多樣性呈顯著負(fù)相關(guān)；而灌木的多樣性與活動多樣性呈顯著正相關(guān)。對此的解釋是灌木枝下高較低，其種植區(qū)域往往無法提供活動場地，因此灌木面積越大越限制了多種活動的可能性。而灌木高度具有近人尺度，能夠?yàn)殪o態(tài)活動提供良好的庇護(hù)環(huán)境，同時(shí)可在游人游園欣賞植物時(shí)吸引視線，其多樣性有助于促發(fā)活動多樣性。因此灌木的配置應(yīng)注重面積小和多樣化。3)草坪和地被的面積與活動多樣性呈顯著正相關(guān)。隨著城市綠地低成本維護(hù)的推進(jìn)，越來越多的草坪與地被不僅提供綠色開敞的視覺體驗(yàn)，更成為開展各種休閑游憩活動的良好場所，因此分析數(shù)據(jù)表明，增加草坪和地被的面積有利于活動多樣性的提升。

表2 活動多樣性特征及變量提取

5 設(shè)計(jì)優(yōu)化

5.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

基于定量分析提供的線索，選取研究案例中部分綠地空間分析單元進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化示范。代表性綠地空間分析單元包括：濱水區(qū)域、集中休憩區(qū)域、游賞停駐區(qū)域和邊界區(qū)域。分別選取設(shè)定改造空間樣本和對標(biāo)空間樣本，通過關(guān)鍵綠地空間指標(biāo)的對比，提出優(yōu)化指標(biāo)的空間目標(biāo)和改善策略，包括提高場地的可達(dá)性、塑造半開敞空間、合理配置喬灌草比例等，以營造具有一定庇護(hù)感、視線通暢、活動場地開敞且具有景觀吸引力的綠地空間，促發(fā)更加多樣的體力活動(表4)。

表3 序列邏輯回歸模型結(jié)果

5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)

在場地特征的整體綠化狀況方面，綠化總體控制指標(biāo)有待延續(xù)與完善。綠地率、綠化覆蓋率作為城市綠地空間建設(shè)、管理與評價(jià)的傳統(tǒng)核心指標(biāo)，對于場地活動多樣性的提升起到了較好的設(shè)計(jì)引導(dǎo)作用，是塑造促進(jìn)體力活動的健康環(huán)境的基本保障。

作為城市綠色空間心理感知的重要指征，綠視率與人的行為及健康之間的復(fù)雜聯(lián)系有待進(jìn)一步研究分析?！熬G視率”的研究起源于環(huán)境心理學(xué)，基本結(jié)論是人的心理感受與所處環(huán)境的綠量有密切關(guān)系，植物的綠色可以通過視覺刺激人的大腦，使人產(chǎn)生積極的心理感受[24]。新加坡、中國香港、日本東京等高密度城市陸續(xù)采用“綠視率”指標(biāo)，并提出分級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[25]。以日本為例，青木陽二研究發(fā)現(xiàn)，綠視率高于25%時(shí)，人會對周邊環(huán)境綠化有較好的感受，高于50%時(shí)會認(rèn)為綠化感受很好[26]；2010年京都推出的《綠地基本計(jì)劃》在提出綠化目標(biāo)時(shí)引入了“綠視率”，作為補(bǔ)充“綠化覆蓋率”的三維綠化指標(biāo)[27]。綠視率通常設(shè)定指標(biāo)下限，但在本研究中證明，綠視率越高，活動多樣性反而越低。分析原因可能是：1)綠視率較高的區(qū)域往往上層覆蓋較多冠大蔭濃的喬木，中下層灌、草形成封閉空間，由于四周綠植的遮蔽，空間開敞度低、私密性強(qiáng)，活動類型比較傾向于個(gè)人或小集體相對靜態(tài)的活動；2)綠視率指標(biāo)的測定時(shí)間一般選擇夏季，研究樣本所在城市(上海)夏季空氣濕度較高，喬灌草形成的高綠視率空間阻礙了空氣的快速流通，不利于場地通風(fēng)及降低空氣濕度。因此針對綠視率的研究有待深化，以明確綠視率的上限，綜合考慮身心健康，從能更好發(fā)揮這一三維指標(biāo)的作用。

表4 以活動多樣性為導(dǎo)向的綠地空間設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

在植被特征方面，本次的定量研究結(jié)果顯示，灌木的植物多樣性指標(biāo)與體力活動多樣化存在顯著正相關(guān)性。在以體力活動多樣性為導(dǎo)向的城市綠地空間設(shè)計(jì)中，應(yīng)加強(qiáng)對植物多樣性指標(biāo)的關(guān)注應(yīng)用和細(xì)分研究。對于二者關(guān)系的研究，環(huán)境心理學(xué)領(lǐng)域已有一定的理論基礎(chǔ)：一方面，植物是綠地空間環(huán)境特征中易識別性的重要組成部分，與路徑、節(jié)點(diǎn)、區(qū)域、標(biāo)志和邊界等環(huán)境意象的形成有著密切聯(lián)系[28]，合理配置多種類型植被的綠地空間易形成與其他空間的差異化特征，從而吸引使用者關(guān)注、使用并駐留；另一方面，人類大腦接收的環(huán)境信息來自于不同的感知器官，剔除味覺后，視覺、聽覺、嗅覺、觸覺感知器官接收的信息量占比分別為80%、14%、2%和4%[29]，多樣的植物以其色彩、質(zhì)地、氣味等特征的豐富變化提供覆蓋多種感官的感知信息，并且可以通過多種植物組合延長觀賞期。與喬木及草坪和地被相比，灌木樹冠矮小，多為近人尺度，樹冠占據(jù)空間不大，但常具有鮮艷美麗的花朵與果實(shí)，形體和姿態(tài)變化豐富且多為叢生，在空間設(shè)計(jì)時(shí)可用于阻擋視線或組織、分割活動區(qū)域。因此，灌木多樣性可明顯提升綠地空間的識別性和認(rèn)同感，有助于塑造具有多元特征的活動場地，豐富的感知體驗(yàn)促進(jìn)更為多樣化的人與植被之間的行為互動，進(jìn)而促發(fā)多樣化體力活動。進(jìn)行城市綠地空間設(shè)計(jì)時(shí)倡導(dǎo)植物多樣性，不僅要從視覺感受上豐富植被景觀層次、從環(huán)境可持續(xù)上提高綠地生態(tài)平衡能力，同時(shí)也要從生理、心理等方面對使用者行為產(chǎn)生影響。從促進(jìn)多樣化體力活動的角度出發(fā)，在設(shè)計(jì)指標(biāo)優(yōu)化過程中需要突破傳統(tǒng)對于喬木使用的強(qiáng)調(diào)，應(yīng)對灌木的合理配置與多樣性指標(biāo)優(yōu)化予以更多關(guān)注。

6 結(jié)語

提高綠地空間內(nèi)體力活動的多樣性可滿足人群的多元活動需求、促進(jìn)體力活動的時(shí)長和頻次，進(jìn)而推進(jìn)公眾健康。在微觀尺度上可通過優(yōu)化城市綠地空間的場地特征和調(diào)整植物配置，支持綠地空間內(nèi)多元化的體力活動類型。本文通過對城市綠地空間的場地特征和植被特征與活動多樣性的相關(guān)性研究，明確城市綠地空間的整合度、連接度、綠化覆蓋率、綠視率、各類植被的面積和灌木多樣性顯著影響活動的多樣性。場所功能需要重點(diǎn)考慮其在公園空間內(nèi)部的區(qū)位條件(整合度和連接度)，合理布局，例如整合度高的區(qū)域應(yīng)設(shè)置多樣的活動設(shè)施；綠化覆蓋率、喬木數(shù)量和草坪地被面積的絕對數(shù)量多，有利于活動的多樣性開展；灌木設(shè)置應(yīng)降低其絕對面積、增加種類；綠視率則有待進(jìn)一步深化分析，明確其閾值。

在促進(jìn)人類健康的城市綠地空間營造中，有待更多實(shí)證分析，明確場地特征和植被特征對人群體力活動的影響，綜合考慮生理和心理健康，制定細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)策略，從而提升綠地空間的精細(xì)化設(shè)計(jì)和管理水平。

注釋：

① 來源：http∶//www.who.int/ncds/prevention/physical-activity/en/。

注：文中圖片均由作者繪制。