街道空間宜步行性的精細(xì)化測(cè)度與導(dǎo)控
——基于虛擬現(xiàn)實(shí)與可穿戴生理傳感器的循證分析

陳志敏

黃 鎔

黃 瑩

陳 箏

葉 宇*

1 街道宜步行性提升：背景、需求與新可能

1.1 城市化“下半場(chǎng)”的公共空間品質(zhì)重塑浪潮

隨著中國(guó)城市化步入“下半場(chǎng)”，城市建設(shè)逐漸從注重城市空間供給的“量”轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘鞘锌臻g環(huán)境的“質(zhì)”，隨之而起的是城市公共空間品質(zhì)營(yíng)造的浪潮[1]?！笆濉币?guī)劃綱要明確指出應(yīng)當(dāng)全面推行城市科學(xué)設(shè)計(jì)，推進(jìn)城市有機(jī)更新。在宏觀發(fā)展思路轉(zhuǎn)變的同時(shí)，地方政府對(duì)于公共空間的品質(zhì)追求也日益提升。多個(gè)城市相繼發(fā)布品質(zhì)導(dǎo)向的城市設(shè)計(jì)導(dǎo)則，一系列相應(yīng)實(shí)踐也不斷涌現(xiàn)。在此背景下，當(dāng)前城市設(shè)計(jì)正在進(jìn)入以存量設(shè)計(jì)為主導(dǎo)類型、以品質(zhì)提升為主要任務(wù)的新階段。城市設(shè)計(jì)正在由應(yīng)對(duì)城市空間擴(kuò)張的宏觀增長(zhǎng)性設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向以內(nèi)涵品質(zhì)提升為主導(dǎo)的建成環(huán)境營(yíng)造與精細(xì)化管理[2]?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著對(duì)于人性化、品質(zhì)化公共空間的追求，城市設(shè)計(jì)中愈發(fā)需要能高效、精準(zhǔn)度量空間品質(zhì)的分析技術(shù)。

1.2 街道空間宜步行性的概念界定與當(dāng)前局限

街道，是城市公共空間的重要組成部分，也是與城市居民關(guān)系最為緊密的公共場(chǎng)所[3]。本研究所關(guān)注的街道空間是指垂直方向上以街道兩側(cè)的臨街建筑外墻為界，水平方向上以建筑臨街面和道路共同圍合所形成的人本尺度空間與界面。其與廣義的街道可步行性概念有所區(qū)別，聚焦于各類街道空間與界面特征要素影響下行人所感受到的宜步行程度。

因此，街道空間宜步行性作為一種非實(shí)體的主觀感知，往往難以開(kāi)展精準(zhǔn)的評(píng)估與設(shè)計(jì)。歷年來(lái)的相關(guān)研究主要關(guān)注于宏觀或中觀層面[4]，而針對(duì)街道空間界面這一微觀層面上行人所能感知的宜步行性開(kāi)展的研究相對(duì)較少。雖然這一主觀感知可以由設(shè)計(jì)師結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展初步判斷，但街道要素復(fù)雜，傳統(tǒng)途徑已無(wú)法滿足人本尺度的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與導(dǎo)控需求，亟須立足于公眾感知的精準(zhǔn)更新與介入。

1.3 測(cè)度不可測(cè)：新技術(shù)支持下精準(zhǔn)研判的可能

城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)年的涌現(xiàn)，正在進(jìn)入?yún)f(xié)同深化期。城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域中以技術(shù)為支撐、以人為核心、以品質(zhì)為導(dǎo)向的研究與實(shí)踐日益增多[5]。虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality)技術(shù)的小型化和普及化讓實(shí)驗(yàn)室條件下的沉浸式感受研究成為可能，為主觀感知的科學(xué)獲取與量化分析提供了新的途徑[6]。可穿戴生理傳感器技術(shù)，特別是日漸成熟的腦電傳感器與皮電傳感器的集成使用，為客觀測(cè)度被試者感受提供了新的途徑[7]。上述技術(shù)的協(xié)同，有望突破以往研究局限于經(jīng)驗(yàn)性的抽象感知限制，從主觀視角出發(fā)量化分析市民在街道空間系統(tǒng)中的感受，以客觀視角為輔助驗(yàn)證其有效性，進(jìn)而為街道空間品質(zhì)的系統(tǒng)性、科學(xué)化分析與導(dǎo)控提供支持。

2 新技術(shù)條件下的街道空間宜步行性研究簡(jiǎn)述

2.1 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建成環(huán)境研究中的興起

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中對(duì)實(shí)景進(jìn)行再呈現(xiàn)和調(diào)控的可能，近年來(lái)正逐步向城市設(shè)計(jì)領(lǐng)域擴(kuò)展，其不僅能夠提供沉浸式的設(shè)計(jì)方案展示，還能夠輔助環(huán)境行為學(xué)研究，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下提供貼近實(shí)景的虛擬環(huán)境，有效排除實(shí)地調(diào)研中的不可控因素。與傳統(tǒng)環(huán)境行為學(xué)中常用的行為注記法相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能更為客觀、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)行為觀測(cè)，提升研究信度[8]。

這一技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的迅速興起，一方面得益于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的小型化，使得以往昂貴且需要大型洞穴式虛擬現(xiàn)實(shí)展示環(huán)境和Unity3D等游戲引擎才能較好實(shí)現(xiàn)的沉浸式體驗(yàn)可以以較低的成本快速實(shí)現(xiàn)。另一方面，陳述性選擇偏好法和離散選擇模型為虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的感知分析提供了科學(xué)化、定量化的途徑，讓感知采集不再流于表面化的分析，而是能在統(tǒng)計(jì)模型的支持下實(shí)現(xiàn)空間要素影響權(quán)重的測(cè)度[4，9]。

技術(shù)的進(jìn)步使得基于陳述性選擇偏好法和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的被試者感受精準(zhǔn)采集和特征權(quán)重測(cè)算成為可能，有望為街道空間的宜步行性研究提供立足主觀視角的新切入點(diǎn)。

2.2 可穿戴生理傳感器技術(shù)在建成環(huán)境研究中的涌現(xiàn)

技術(shù)的進(jìn)步使得可量化、客觀反映人本感知的傳感器設(shè)備日益便攜化，并逐漸運(yùn)用于建成環(huán)境體驗(yàn)研究[10]。依靠心電傳感器(EKG/ECG)、腦電傳感器(EEG)、皺眉肌肌電傳感器(EMG)、皮電傳感器(SC)和呼吸傳感器(resp)等設(shè)備的整合可實(shí)時(shí)精準(zhǔn)記錄環(huán)境中行走的人的情緒體驗(yàn)[11]。具體而言，皮電傳感器可以較好地通過(guò)皮電導(dǎo)變化實(shí)時(shí)監(jiān)控人的出汗情況，進(jìn)而捕捉人的緊張情緒[9]；心電傳感器可以通過(guò)心率變化較好地?cái)M合人的交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)的興奮程度[12]；腦電傳感器則可以測(cè)量人行走過(guò)程中沮喪與放松等多種心理感受[13]。

相關(guān)實(shí)證研究顯示，可穿戴生理傳感器所采集的多種情緒數(shù)據(jù)可以較好地反映被試者的空間感知[14]。不同于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主觀偏好采集，可穿戴生理傳感器有望為街道空間宜步行性研究提供具身性的記錄和立足客觀視角的新切入點(diǎn)。

2.3 小結(jié)

雖然目前對(duì)于街道空間界面這一細(xì)微尺度上的繁復(fù)要素與宜步行性感知高低的關(guān)系還未有一個(gè)系統(tǒng)化的全面測(cè)度，但隨著近年來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)與生理傳感器技術(shù)的發(fā)展，使精準(zhǔn)測(cè)度感知品質(zhì)成為可能。結(jié)合主、客觀視角來(lái)系統(tǒng)性地構(gòu)建街道空間界面要素與宜步行性的關(guān)聯(lián)性模型，有助于回應(yīng)在不同街道特征和有限的空間下，采用何種導(dǎo)控方法能實(shí)現(xiàn)較小投入下的街道空間界面宜步行性最大化等單憑設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)難以準(zhǔn)確回答的問(wèn)題，并在理論上為街道空間品質(zhì)研究提供人本尺度的精細(xì)化、循證式支持。

3 研究設(shè)計(jì)

3.1 研究對(duì)象

考慮到廣州新、舊城區(qū)中存在的多樣的道路類型，本研究選取2條代表性道路——北京路(舊城區(qū))、花城大道(新城區(qū))作為基礎(chǔ)案例。一方面是因?yàn)槎叨际菑V州中心城區(qū)具有高認(rèn)知度的街道，其中北京路被認(rèn)為是廣州歷史老城區(qū)最核心的步行街道之一，花城大道是珠江新城片區(qū)被高頻使用的街道；另一方面是基于《廣州市城市道路全要素設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的街道空間特征分類，二者的空間特征分別具有新、老城區(qū)道路的代表性。

北京路商業(yè)步行街位于廣州市越秀區(qū)，街道主要功能為步行街，人行道寬度14m，兩側(cè)建筑多為傳統(tǒng)騎樓，體量較小，底層商業(yè)界面連續(xù)，具有濃厚的商業(yè)氛圍?；ǔ谴蟮牢挥趶V州市天河區(qū)，兩側(cè)建筑以高層建筑為主，建筑體量較大，在靠近中軸線位置多為辦公寫(xiě)字樓，其余地段則以高層住宅為主，人行道寬度10m以上，建筑沿街面主要為商業(yè)裙房或綠化隔離帶。

3.2 分析框架與技術(shù)路線

分析框架包含4個(gè)部分。第一部分是文獻(xiàn)梳理與實(shí)地調(diào)研；第二部分是街道空間品質(zhì)維度和典型要素的操作化定義?；诔醪窖芯克眯畔?，參考Ewing等[15]的經(jīng)典研究，初步界定了在街道空間中與可步行性緊密相連的4個(gè)關(guān)鍵空間品質(zhì)維度：圍合感、滲透性、多樣性和人的尺度(圖1)，并基于《廣州市城市道路全要素設(shè)計(jì)手冊(cè)》和相關(guān)既有研究在4個(gè)維度中提取6個(gè)特征要素[16]。

圖1 街道空間品質(zhì)維度和典型要素

1)圍合感。街道空間圍合感主要關(guān)注于街道斷面比例[3]，本研究選擇“退界距離”與“道路寬度”作為人、車視角的圍合感典型指征。

2)滲透性。建筑底層臨街面的滲透性意味著室內(nèi)外活動(dòng)的交流程度，而高密度的界面單元往往具有更大的交流潛力，故選擇“界面豐富度”作為滲透性指征。

3)多樣性?？臻g多樣性對(duì)于街道生活具有積極意義[16]，“灰空間”與“空間邊界”能共同為人群提供積極的駐留空間和豐富的步行環(huán)境。

4)人的尺度。此維度關(guān)注休憩設(shè)施、行道樹(shù)木、欄桿等與行人舒適度和安全性相關(guān)的“街道家具”。

分析框架的第三部分是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集?；诳梢暬愂鲂赃x擇偏好(Stated Preference，SP)法對(duì)各街道空間界面要素進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，以最具有代表性的場(chǎng)景必選代替全面實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用光輝城市(Mars)軟件平臺(tái)構(gòu)建沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。一組實(shí)驗(yàn)人員對(duì)每一組場(chǎng)景開(kāi)展兩兩比較，另一組實(shí)驗(yàn)人員佩戴可穿戴生物傳感器在2條代表性道路中實(shí)地行走，記錄生理指標(biāo)作為前述實(shí)驗(yàn)的客觀驗(yàn)證。第四部分是在獲取了主觀選擇的大樣本比較與生理傳感器的生理指標(biāo)記錄后，運(yùn)用離散選擇模型(Discrete Choice Models)對(duì)各要素及其表征的權(quán)重開(kāi)展精細(xì)化計(jì)算。

將經(jīng)過(guò)上述四部分生成的評(píng)價(jià)測(cè)度作為循證依據(jù)，進(jìn)一步得出多維度街道空間宜步行性主要影響要素的權(quán)重，并依此提出多維度循證分析支持下的街道空間宜步行性提升框架(圖2)。

圖2 研究框架

3.3 沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)

真實(shí)體驗(yàn)的模擬與還原對(duì)于在VR環(huán)境中進(jìn)行的空間評(píng)估至關(guān)重要。VR場(chǎng)景與真實(shí)環(huán)境的差異越小，被試者表現(xiàn)出的反應(yīng)就越可靠。因此，在場(chǎng)景搭建時(shí)參考了實(shí)地調(diào)研拍攝的大量照片，同時(shí)考慮到真實(shí)環(huán)境中的人眼可視范圍，在2條街道中選取了較為典型的100m范圍內(nèi)的街道進(jìn)行精細(xì)化建模(圖3)。

圖3 真實(shí)場(chǎng)景(左)與VR環(huán)境(右)對(duì)比

由于所選取的2條研究街道的所在區(qū)域和街道類型存在一定差異，因此在制定了統(tǒng)一的評(píng)價(jià)維度與典型要素后，需要針對(duì)各街道進(jìn)行針對(duì)性的變量設(shè)計(jì)，以更全面準(zhǔn)確地反映其特征。

在北京路中，考慮到建筑首層沿街界面主要為商鋪，因此將界面豐富度分為高、低水平2個(gè)類別：低水平表現(xiàn)為鋪面更大、櫥窗樣式統(tǒng)一的大型店鋪；高水平表現(xiàn)為鋪面更小、櫥窗樣式豐富的小型商鋪?？臻g邊界、灰空間、外擺水平均取“有”和“無(wú)”2個(gè)類別，其中“有”水平為北京路現(xiàn)狀情況。街道家具共設(shè)置5個(gè)水平類別：無(wú)、喬木、花壇、自行車、座椅。在街道寬度的設(shè)置上，參考北京路現(xiàn)狀及其他功能相似案例，取值設(shè)為8m和15m 2檔，其中15m為北京路道路寬度，8m為常見(jiàn)步行商業(yè)街的最小寬度(圖4)。

圖4 北京路街道空間變量示意

在花城大道中，現(xiàn)狀建筑首層沿街界面主要為小尺度商鋪，因此在界面豐富度中，低水平表現(xiàn)為鋪面更大、櫥窗樣式統(tǒng)一的大型店鋪；高水平表現(xiàn)為鋪面更小、櫥窗樣式豐富的小型商鋪?；铱臻g的高度參考《廣州城市設(shè)計(jì)導(dǎo)則》的推薦值，取無(wú)、6m、10m 3個(gè)值。退界距離取5m和10m 2個(gè)值，分別為規(guī)劃導(dǎo)控文件中推薦退界距離的上下界?？紤]到花城大道現(xiàn)有的街道家具布置情況，共取6個(gè)水平類別：無(wú)、喬木、花壇、欄桿、座椅、自行車。機(jī)動(dòng)車道取六車道(現(xiàn)狀)與八車道2個(gè)水平類別(圖5)。

圖5 花城大道街道空間變量示意

3.4 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的行為選擇偏好采集

由于實(shí)驗(yàn)所需要測(cè)量的變量及水平類別較多，采用SPSS正交設(shè)計(jì)將對(duì)比場(chǎng)景的數(shù)量控制在可承受范圍內(nèi)。為確保統(tǒng)計(jì)的有效性，每一組別中的對(duì)比場(chǎng)景不少于20組。最終共選定44組對(duì)比場(chǎng)景，其中北京路24組、花城大道20組。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)途徑招募106名被試者，其中大部分此前未參加過(guò)VR實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，被試者被隨機(jī)分入不同的實(shí)驗(yàn)組，于20s內(nèi)依次觀察2個(gè)VR場(chǎng)景，對(duì)比并選擇高品質(zhì)街道空間。

3.5 基于可穿戴設(shè)備的實(shí)地體感數(shù)據(jù)采集

為檢驗(yàn)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性，通過(guò)GPS對(duì)被試者的行走路徑進(jìn)行記錄，同時(shí)通過(guò)八通道的ProComp多生物傳感設(shè)備測(cè)量對(duì)街道空間特征的生理感知屬性，實(shí)時(shí)記錄空間軌跡和電生理信號(hào)，再根據(jù)情緒效價(jià)、喚醒度的數(shù)值計(jì)算人行走在環(huán)境中的實(shí)景體驗(yàn)(圖6)。

圖6 可穿戴生物傳感設(shè)備示意

基于對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理與篩選，通過(guò)肌電(EMG)與皮電(EDA)2個(gè)生理指標(biāo)對(duì)被試者的情緒進(jìn)行描述。其中EMG數(shù)據(jù)能夠通過(guò)測(cè)量肌肉的興奮水平反映被試者的情感效價(jià)，即人的喜好程度；EDA數(shù)據(jù)則能夠通過(guò)測(cè)量被試者的皮電信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)評(píng)估其情感喚醒度，即人的興奮程度[14]。例如，EMG低而EDA高的環(huán)境，通常是交通繁忙、空間局促等易引起緊張的地點(diǎn)；EMG高而EDA高的環(huán)境，則通常是空間比例

在本組實(shí)驗(yàn)中，各維度均有要素表現(xiàn)出較高水平的顯著性，如圍合感對(duì)應(yīng)的“道路寬度8m”、滲透性對(duì)應(yīng)的“高界面豐富度”、多樣性對(duì)應(yīng)的“高4.6m灰空間”、人的尺度對(duì)應(yīng)的多種“街道家具”均在1%水平上表現(xiàn)出顯著性。模型中表現(xiàn)出顯著性的類別一方面與經(jīng)典理論一致，另一方面也為以往依賴于經(jīng)驗(yàn)的定性分析提供了量化依據(jù)。

模型結(jié)果顯示，對(duì)于步行者來(lái)說(shuō)，較高比例人的尺度的“街道家具”布置，如“喬木”的種植、沿街布置的“座椅”與“花壇”可幫助改善步行體驗(yàn)，明顯增加被試者選擇該場(chǎng)景的意愿。在多樣性維度，一個(gè)尺度適宜(約為4.6m)的騎樓灰空間也能夠通過(guò)增加遮蔽空間、形成城市公共空間等方式提高空間品質(zhì)，正如Ewing等的研究顯示[15]，步行者更偏好聚集在立面視覺(jué)復(fù)雜度較高的公共空間中，這也從視覺(jué)復(fù)雜度的角度驗(yàn)證佳、活動(dòng)生動(dòng)有趣等可以引起積極情緒的地點(diǎn)。

由于個(gè)體間的生理狀態(tài)差異，相比于分析被試者各項(xiàng)指標(biāo)的絕對(duì)值，分析其數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)在研究中擁有更大的意義。在對(duì)數(shù)據(jù)使用z-score標(biāo)準(zhǔn)化處理后，對(duì)街道公共空間的步行體驗(yàn)進(jìn)行可視化分析。

4 數(shù)據(jù)分析與討論

4.1 街道空間宜步行性的主觀視角測(cè)度：基于離散選擇模型與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

4.1.1 北京路

場(chǎng)景(界面豐富度=低，覆蓋高度=無(wú)，空間邊界=無(wú)，街道家具=無(wú)，道路寬度=15m)被設(shè)定為效用測(cè)度的基準(zhǔn)值。本組實(shí)驗(yàn)共有31名被試者參與。該模型R2為0.210，調(diào)整后R2為0.200。該解釋度在社會(huì)學(xué)研究領(lǐng)域可接受，模型的擬合優(yōu)度尚可(表1)。了騎樓“灰空間”對(duì)于公共空間的正面效用。在圍合感維度，相比北京路現(xiàn)狀較為寬闊的“道路寬度”，更窄的街道寬度將大幅降低街道的環(huán)境品質(zhì)，甚至超過(guò)種植喬木所能帶來(lái)的效用提升。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，北京路的道路D/H比基本在1.0左右的舒適范圍內(nèi)，而VR實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一結(jié)論。

表1 北京路街道空間變量水平效用

4.1.2 花城大道

場(chǎng)景(界面豐富度=低，灰空間=無(wú)，空間邊界=無(wú)，退界距離=10m，街道家具=無(wú)，道路寬度=八車道)被設(shè)定為效用測(cè)度的基準(zhǔn)值。本組實(shí)驗(yàn)共有40名被試者參與。模型R2為0.264，調(diào)整后R2為0.257(表2)。

表2 花城大道街道空間變量水平效用

在本組實(shí)驗(yàn)中，圍合感對(duì)應(yīng)的“退界距離5m”、多樣性對(duì)應(yīng)的“高6m灰空間”和“空間邊界”、人的尺度對(duì)應(yīng)的各類街道家具大都在1%水平上表現(xiàn)出顯著性；“高界面豐富度”“六車道寬度”均在5%水平上表現(xiàn)出顯著性。

在圍合感維度，相較于花城大道現(xiàn)狀寬闊的退界寬度，“退界寬度5m”能夠提高圍合感，顯著提升街道空間的環(huán)境品質(zhì)；而“六車道”相比現(xiàn)狀的“八車道”表現(xiàn)出微弱的正面效用，原因可能是過(guò)寬的車行道本身暗示了繁忙的交通流量，也增加了穿越街道的困難度。在滲透性維度，對(duì)于花城大道的步行者來(lái)說(shuō)，“高界面豐富度”即更多小尺度商鋪的街道界面比占據(jù)多個(gè)開(kāi)間的大型店鋪(如超市、連鎖店等)更具有吸引力。這表明建筑首層的小型商鋪可為一個(gè)地區(qū)居民的社交與日?；顒?dòng)產(chǎn)生積極影響，進(jìn)而支撐良性的街道生活。在多樣性方面，由于花城大道現(xiàn)有建筑體量較大，因此2種高度的“騎樓灰空間”均表現(xiàn)出一定的顯著性，其中高度“6m”的效用遠(yuǎn)高于“10m”；但被試者對(duì)于騎樓的“空間邊界”表現(xiàn)出明顯的厭惡感，這可能是因?yàn)槠湓谝曈X(jué)上形成了一定的壓迫感。在“人的尺度”維度，除“欄桿”外的各類街道家具均能顯著提高被試者的選擇意愿。

由2條街道對(duì)比可見(jiàn)，新、老城區(qū)代表街道的各要素水平所表現(xiàn)出的效用存在明顯差異(圖7)。在圍合感維度，“縮小現(xiàn)狀車行道寬度”在北京路表現(xiàn)為明顯的負(fù)效用，而在花城大道中較窄的車行道寬度更能夠獲得被試者的偏好；“退界距離”對(duì)花城大道表現(xiàn)出正效用(北京路實(shí)驗(yàn)無(wú)此變量)，這與新、老城區(qū)的街道高寬比所營(yíng)造的街道空間圍合感有關(guān)。

圖7 街道要素及水平效用對(duì)比

在滲透性維度，“高界面豐富度”對(duì)于2條街道均有一定程度的正效用，且對(duì)北京路的影響更大，可能是因?yàn)槠涮厥獾慕值李愋退隆?/p>

在多樣性維度，不同尺度的“灰空間”均能在花城大道中表現(xiàn)出正效用，取值為10m的“灰空間”要素能增加北京路的街道空間多樣性。此外，“空間邊界”僅在花城大道中有較顯著的負(fù)效用，可能是因?yàn)榕c街道現(xiàn)狀較寬闊的空間相比，空間邊界遮蔽了視野，同時(shí)較粗的柱子也增加了對(duì)步行者的壓迫感。

在人的尺度維度，“外擺”“喬木”“花壇”“座椅”均能帶來(lái)明顯的正效用，外擺能夠?yàn)榻值拦部臻g提供休息設(shè)施，使用外擺的居民也為街道增添了活力；值得注意的是，“花壇”對(duì)新城區(qū)街道產(chǎn)生的影響高于老城區(qū)，而“自行車”要素，特別是共享單車，能夠增加被試者對(duì)于場(chǎng)景中交通便利程度的認(rèn)知。

4.2 街道空間宜步行性的客觀視角測(cè)度：基于可穿戴生理傳感器技術(shù)

如圖8所示，結(jié)合空間軌跡的生理情緒數(shù)據(jù)可視化結(jié)果較好地反映了被試者受空間影響的情緒反應(yīng)。其中每一個(gè)點(diǎn)代表街道中該取樣點(diǎn)的生理情感數(shù)據(jù)，點(diǎn)的面積反映了EMG數(shù)據(jù)的高低，面積越大則該處被試者EMG數(shù)據(jù)越高；點(diǎn)的顏色反映了EDA數(shù)據(jù)的高低，越偏近紅色則EDA數(shù)據(jù)越高(圖9)。例如一些圍合感適中、街道家具布置較多的街道，其空間特征與活動(dòng)能夠引發(fā)人的積極情緒，在地圖中可被識(shí)別為偏紫色的點(diǎn)。取樣點(diǎn)面積“小”和“大”表示了空間特性可能引發(fā)的不同情緒屬性，例如界面豐富度高會(huì)引發(fā)較大的街道活動(dòng)密度，使人感到“放松安逸”或“興奮快樂(lè)”，進(jìn)而在數(shù)據(jù)記錄中可視化為較大的點(diǎn)。

圖8 北京路(左)和花城大道(右)生理情感反應(yīng)地圖

圖9 情緒效價(jià)(EMG)與情緒喚醒度(EDA)二維模型

具體而言，圖8中北京路A節(jié)點(diǎn)處EMG與EDA數(shù)據(jù)均偏高，表現(xiàn)為面積大的紅色點(diǎn)。此處為北京路步行街段，在滲透性維度，沿街“界面豐富度高”，有較密集的商業(yè)行為發(fā)生；在多樣性維度，有柱廊形成的連貫“空間邊界”和騎樓“灰空間”，被試者的生理電信號(hào)會(huì)表現(xiàn)出明顯的興奮感，且?guī)в幸欢ňo張感。相比之下，北京路B節(jié)點(diǎn)處被試者呈現(xiàn)出較明顯的消極情緒，表現(xiàn)為面積小的紅色點(diǎn)，原因可能是此處十字路口在圍合感維度具有較高的“道路寬度”，帶來(lái)了強(qiáng)烈的不安全感?；ǔ谴蟮繡節(jié)點(diǎn)處毗鄰珠江公園，數(shù)據(jù)表明被試者感受到環(huán)境的壓力較小，表現(xiàn)為較小的紫色點(diǎn)，原因是在人的尺度維度，“喬木”的大量種植使街道綠視率較高、街道高寬比較低，表現(xiàn)出了更舒適的空間品質(zhì)。而花城大道D節(jié)點(diǎn)處會(huì)使被試者感受到較大的壓力，表現(xiàn)為中等的橙色點(diǎn)，原因是在多樣性維度，此處無(wú)可接觸的“街道界面”與“灰空間”，且缺乏人本尺度的“街道家具”，導(dǎo)致綠視率較低，空間品質(zhì)較差(圖10)。

通過(guò)新、舊城區(qū)典型道路的對(duì)比分析可以看出，一個(gè)“多樣性”高且具有一定“人的尺度”的街道家具和綠化的街道，其優(yōu)良的空間品質(zhì)更能激發(fā)步行者的積極情緒。在舊城區(qū)的典型區(qū)域中，“圍合感”高即街道高寬比較高的區(qū)域表現(xiàn)出更好的空間品質(zhì)，而在新城區(qū)中，街道高寬比相對(duì)更低的區(qū)域空間品質(zhì)更優(yōu)，這與新城區(qū)密集的高層建筑造成的壓迫感有關(guān)，與前述VR實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)論一致。

5 總結(jié)與展望

5.1 多維度循證分析支持下的街道設(shè)計(jì)導(dǎo)控

基于上述分析所得的各類要素及其水平的權(quán)重測(cè)度構(gòu)建針對(duì)廣州新、老城區(qū)街道空間微更新的設(shè)計(jì)導(dǎo)控策略。其中，老城區(qū)街道行人適宜性評(píng)價(jià)應(yīng)更關(guān)注人的尺度維度，考慮街道空間本身的騎樓屬性。微更新優(yōu)化設(shè)計(jì)策略宜首選結(jié)合原有騎樓設(shè)置局部外擺區(qū)域和家具，將商店活動(dòng)延伸至街道上，增加與行人的互動(dòng)可能；其次可通過(guò)提高界面窗墻比與界面豐富度來(lái)提高滲透性；最后可結(jié)合騎樓和外擺區(qū)域設(shè)置局部灰空間，削弱過(guò)長(zhǎng)的騎樓空間造成的封閉感(圖11)。

圖11 街道空間微更新設(shè)計(jì)導(dǎo)控策略

新城區(qū)道路在退界范圍大、街道高寬比高的情況下，應(yīng)首先考慮局部提高綠視率、增加景觀布置，較寬的街道適合布置高大喬木，有效提高人視線范圍內(nèi)的圍合感，提升步行安全感；其次可結(jié)合原有景觀節(jié)點(diǎn)增加灰空間設(shè)計(jì)，為行人提供駐留場(chǎng)所，一定數(shù)量的座椅也能夠?yàn)椴叫姓咛峁┬蓓臻g，促進(jìn)產(chǎn)生積極的社會(huì)活動(dòng)，提升街道的步行適宜性；最后可考慮增加廣場(chǎng)設(shè)施，如座椅、燈具、雕塑等，在近人尺度提升場(chǎng)所的使用體驗(yàn)。

進(jìn)一步基于上述分析所得的各類要素水平權(quán)重測(cè)度，量化城市設(shè)計(jì)中各要素的推薦值，并在一定程度上指導(dǎo)控制性詳細(xì)規(guī)劃的制定。

以北京路為代表的舊城區(qū)道路，其街道高寬比較高(大于1)的街道形式能夠給人提供較為舒適的空間感受，推薦的街道寬度為15～21m。同時(shí)由于北京路步行街兩側(cè)商業(yè)氛圍濃厚，可設(shè)置寬度為1～3m的外擺區(qū)。

以花城大道為代表的新城區(qū)道路，其沿街建筑較高，因此需要適度拓展街道剖面形態(tài)以減少高層建筑對(duì)于行人的壓迫感，考慮到花城大道交通流量較大，建筑的退界距離應(yīng)保持在6～10m，并留出較寬闊(不大于5m)的外擺區(qū)。

此外，新、舊城區(qū)的道路均應(yīng)鼓勵(lì)沿街商鋪的設(shè)置。綜合其建筑尺度考慮，推薦北京路百米店鋪數(shù)量為14～25個(gè)，花城大道為10～20個(gè)。

5.2 技術(shù)創(chuàng)新與研究意義：街道微更新層面的應(yīng)用可能

本研究運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)與生理傳感器技術(shù)，測(cè)度以往難以精準(zhǔn)評(píng)估的感知品質(zhì)，使數(shù)據(jù)支持下人本視角的街道微更新成為可能。系統(tǒng)性地構(gòu)建街道空間界面要素與宜步行性的關(guān)聯(lián)性模型，幫助探尋在新、舊城區(qū)的街道微更新中，應(yīng)采用何種導(dǎo)控方法才能在有限的空間中高性價(jià)比地提升街道宜步行性。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與可穿戴生理傳感器技術(shù)已有相關(guān)深入探索，本研究在此基礎(chǔ)上，基于生理傳感器數(shù)據(jù)的客觀視角證明了“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)+陳述性選擇偏好法”的有效性，在理論上為街道空間品質(zhì)研究提供了人本尺度的精細(xì)化、循證式回應(yīng)。

5.3 研究局限與未來(lái)探索

本研究在生理傳感器實(shí)測(cè)部分樣本數(shù)量少，僅可在一定程度上驗(yàn)證可視性SP法的結(jié)論，難以排除部分要素之間可能存在的共線性問(wèn)題，有待進(jìn)一步進(jìn)行單一變量的研究。還需指出，當(dāng)前研究中的被試者多為年輕群體，未覆蓋各年齡段，相關(guān)結(jié)果與公眾經(jīng)驗(yàn)之間可能存在一定偏差，未來(lái)應(yīng)嘗試收集多年齡段數(shù)據(jù)，對(duì)各變量水平效用進(jìn)行糾正。

本研究展示了一個(gè)具身循證視角的新興建成環(huán)境審計(jì)與優(yōu)化方向，大數(shù)據(jù)和開(kāi)放數(shù)據(jù)所構(gòu)成的新數(shù)據(jù)環(huán)境為更細(xì)致的街道空間界面特征提取提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，由其他學(xué)科外溢的深度學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實(shí)和可視化SP問(wèn)卷等新技術(shù)方法更為宜步行性的深入研究提供了工具。未來(lái)可基于此開(kāi)展智能化分析工具編寫(xiě)和關(guān)鍵要素量化導(dǎo)控，構(gòu)建大規(guī)模、精細(xì)化的交互可視化平臺(tái)，在人本視角下快速展開(kāi)廣州城區(qū)的街道品質(zhì)評(píng)估與更新工作，進(jìn)而滿足精準(zhǔn)城市設(shè)計(jì)的需求。

注：文中圖片均由作者繪制。