國內外綠視率研究進展

朱懷真 楊 凡 南歆格 包志毅

浙江農林大學風景園林與建筑學院 杭州 311300

綠視率(Visible Green Index)最初由青木陽二[1]提出,是人體視野中綠色所占比例。視覺在五感中占主導地位,涵蓋了感官感知的75%～87%[2],因此視覺更能影響人體身心健康[3]。在景觀療愈中,視覺感受所提供的私密感和安全感是非常重要的。綠視率在應用上與城市現(xiàn)行綠化指標,如綠化覆蓋率和綠地率等二維指標相比,能夠從立體視野界面直觀反應人體對綠色空間的感知,更人性化地反映綠化環(huán)境質量,今后將代表更高的城市綠化水準。

總體而言,綠視率研究對城市環(huán)境規(guī)劃導向和建成評價具有現(xiàn)實意義。作為可量化的評價指標,綠視率能夠完善城市綠化評價體系,有助于營造良好的城市景觀。近幾年關于綠視率的研究熱度呈現(xiàn)一定上升趨勢,但在國內外學術界,始終屬于小眾范圍。本文基于CiteSpace軟件,綜合2000年以來國內外相關綠視率文獻,分析近20年綠視率研究現(xiàn)狀進展與熱點趨勢,歸納總結主要研究內容,提出今后研究方向。

1 國內外綠視率研究規(guī)模

本文運用美國德雷塞爾大學陳超美博士研發(fā)的CiteSpace軟件進行可視化分析。所用數(shù)據(jù)來源于中國學術期刊網絡出版總庫(CNKI)文獻全文數(shù)據(jù),以及Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫。在CNKI的高級檢索中以“綠視率”為條件進行主題檢索,選擇2000年1月之后的文獻(檢索時間為2022年1月27日),剔除會議報告、新聞報紙等文獻,共獲得中文文獻160篇；在WOS數(shù)據(jù)庫中以“Visible Green Index”“Green View Index”“View-Based Greenery”為主題條件進行檢索,限制語言和文獻類型分別為“English”和“Article”,篩選后共獲得外文文獻394篇。將上述文獻導出至CiteSpace所需格式并轉碼,去重后得到樣本數(shù)據(jù)。

1.1 文獻數(shù)量特征

如圖1所示,在檢索時間范圍(2000—2022年),綠視率研究以2012年為明顯分界點,文獻數(shù)量和關鍵詞數(shù)量呈現(xiàn)相同變化趨勢。2012年前綠視率研究保持平穩(wěn),且數(shù)量較少,僅為中文文獻；2012年后綠視率相關發(fā)文量明顯增長,綠視率開始進入研究視野。以2017年為節(jié)點,綠視率相關外文文獻量和關鍵詞數(shù)量從明顯超過中文文獻,逐步變?yōu)楹椭形奈墨I相當,且中文文獻表現(xiàn)出反超的趨勢。但在目前風景園林領域的學術研究中,綠視率研究內容占比較小,仍具備較大研究拓展空間?？傮w來看,綠視率研究時間跨度較短,但表現(xiàn)出研究熱度的上升。

圖1 2000—2022年綠視率相關文獻與關鍵詞數(shù)量統(tǒng)計

1.2 研究機構與作者群

綠視率起源于日本,但中國與美國為綠視率的主要研究國家,且大部分為中國科研機構和研究者,多在外文期刊發(fā)表。研究機構的分布可以幫助了解學術界對該主題的支持和認同程度[4]。經CiteSpace計算,在綠視率研究機構網絡中,中文節(jié)點105個,連線0條,密度為0；外文節(jié)點276個,連線273條,密度為0.007 2。由此可見,相關機構聯(lián)系十分分散,綠視率研究并未得到學術界廣泛關注?？傮w而言,綠視率研究機構集中于高校,其中,外文文獻集中來源于中國科學院和中國科學院大學；中文文獻主要來源于福建農林大學、同濟大學以及哈爾濱工業(yè)大學,但并未出現(xiàn)集中性節(jié)點。由研究作者群網絡分布也可知,綠視率研究的中外文獻作者群均十分分散,其中中文文獻作者群節(jié)點數(shù)為227,連線為221條,密度為0.008 6；外文作者群節(jié)點數(shù)為278,連線數(shù)186條,密度為0.004 8。

2 研究領域和熱點

2.1 研究領域

通過CiteSpace的聚類網絡[5],將節(jié)點類型設置為關鍵詞,選取LLR算法,以計算得出的聚類表示研究領域。由于各聚類所涉及內容存在一定交叉,本文基于排名前五的標簽詞,經歸納得出國內外研究主題,并據(jù)此推導出綠視率研究3大領域為城市綠化評價、人體健康效應和人居環(huán)境生態(tài)(圖2)。中文綠視率研究主題多從城市街道切入,著重于城市街道環(huán)境的評價,將綠視率作為變量以探索其評價體系構建；外文文獻更偏重生態(tài)視角,多與生態(tài)質量及理論研究相關?？傮w而言,中文綠視率研究以應用為目的,以城市為核心；外文綠視率研究以監(jiān)測分析為目的,以生態(tài)研究為核心,融入跨學科方法和多領域內容。目前,綠視率的研究領域主要集中于城市綠化評價和人居環(huán)境生態(tài),而關于人體健康效益研究,尤其是針對心理健康的深入研究數(shù)量和代表性團隊較少。這可能與所需設備和人體醫(yī)療知識儲備密切相關,也與研究門檻相對較高且需要較大的科研資金投入有關。

圖2 聚類標簽詞與研究領域歸納

2.1.1 城市綠化評價

綠視率能夠從視覺角度反映三維綠量,在一定程度上代表城市綠化水平[6]。目前理論認為,城市道路綠化是綠視率影響度最高且最為密切的因素[7],因此綠視率目前被運用于評價街道的步行性[8-9]和綠化水平[9-12]。也有相關研究將綠視率作為變量,結合人體主觀指標評估城市空間品質[13-15],由此發(fā)現(xiàn)綠視率與居民綠化滿意度呈極強正相關。綠視率還結合人體生理指標進行景觀評價,如通過測定眼動的方式證明綠視率與美景度、舒適度、滿意度和空間利用度的正相關關系,且場景中綠視率越高,被試者對各類植物元素注視時間越長,訪問次數(shù)和關注點個數(shù)越多,關注植物的時間越早[16-17]。此外,得益于遙感和街景地圖的發(fā)展,也不乏有研究下載街景圖片[14,17-28],通過卷積神經網絡形成綠視率自動化計算方法,取代人工使用軟件計算,大大加快了綠視率評價效率[9,29]。

2.1.2 人體健康效應

適宜的綠視率對改善居民生理和心理健康有重要意義[30]。

1)適宜的綠視率能夠促進身體療愈。在街道療愈導向研究中發(fā)現(xiàn),綠視率與療愈潛能之間呈正相關關系。綠視率小于5%的地區(qū),由呼吸系統(tǒng)疾病引起的死亡率比綠視率大于25%的地區(qū)高[31]。高綠視率與延伸性界面組合街道的恢復潛能最高；低綠視率與實墻界面組合的步行街道空間恢復潛能最低[32]。

2)適宜的綠視率能減輕環(huán)境對人體的負面影響。例如可提高人體對噪音的耐受度,但有研究發(fā)現(xiàn)人體在高綠視率環(huán)境中會高估噪聲響度,從而對聲的要求更為苛刻和敏感,因此降低了對噪聲響度的預期數(shù)值[33]。此外,綠視率對環(huán)境安全感有顯著積極作用[34],這在高空建筑視角尤為明顯。我國城市空中公共空間較少,人體處于高層建筑物中的視野會因低層建筑物遮擋部分地面植物從而減少窗景綠視率。空中庭院、屋頂綠化和陽臺綠化增加了空中綠視率,從而減少高空引起的不安情緒[35]。

3)適宜的綠視率能強化情緒調節(jié)能力,使人產生積極的心理感受[36],緩解不良情緒。青木陽二[1]采用模擬實驗對居民視野綠視率、構造物綠視率、空視率等指標進行計算,結合居民心理感知研究,發(fā)現(xiàn)綠視率對居民心理感知影響顯著；在居住景觀中,窗景綠視率較高的住戶攻擊性和暴力行為明顯低[37],表現(xiàn)出較強的情緒調節(jié)能力,同時其注意力等認知能力明顯提高[38]。此外,住區(qū)老年人對視野內綠視環(huán)境期望值也較高,綠視率對調節(jié)老年人的情緒起著顯著作用[39]。

4)適宜的綠視率能緩解壓力。綠視率緩解人體壓力的效果起源于環(huán)境心理學和恢復性環(huán)境研究,例如Ulrich基于心理進化立場提出SRT,從情緒、偏好和生理反應方面解釋了自然減壓的原理[40]。也有研究發(fā)現(xiàn)林冠綠視率與壓力恢復效果呈倒U形關系:從17%逐漸增加到24%,壓力恢復效果加強；在24%～34%時,壓力恢復效果達到最髙且平穩(wěn)；高于34%時,壓力恢復變慢[41]。

5)適宜的綠視率能強化社會性意愿,促進社交活動展開,吸引居民室外駐足和交流,居民會更愿意參與景觀改造與管理[42]。

適宜的綠視率能提升美學感知。綠視率與主觀綠化審美水平有顯著關聯(lián)[33]。在居住區(qū)景觀中,通過柔美線條和適宜色彩提高綠視率與景深感能夠引入居民評價行為,提升居住審美價值[44]。

2.1.3 人居環(huán)境生態(tài)

綠視率與空氣質量和居住舒適度呈正相關關系[40]。通過豐富景觀層次和完善季相設計提高綠視率能夠降低居住環(huán)境的生態(tài)脆弱度[45-46]；通過提高綠視率完善城市風貌和增加城市可視綠量,對建筑空間在空氣、聲、光、小氣候等物理化學環(huán)境有較大影響[38],從而促進城市生態(tài)發(fā)展。此外,綠視率也可以與綠化覆蓋率等指標結合生成新型綠色景觀指數(shù)以評價環(huán)境質量[47]。

2.2 研究熱點

關鍵詞為一篇文獻的核心內容凝練[48]。具體領域內某一關鍵詞頻率上升反映了某種熱點和趨向性。在關鍵詞共現(xiàn)圖譜中,中文文獻關鍵詞(圖3A)共出現(xiàn)241個,連線521條,密度為0.018 3,可見其分布較為分散,其中“綠視率”與“城市綠化”共現(xiàn)最為突出。關鍵詞“綠視率”中心性和出現(xiàn)頻次最高,衍生出街道(道路)綠化、多源數(shù)據(jù)、景觀環(huán)境和住區(qū)等次級關鍵詞(表1)。國內綠視率相關關鍵詞網絡結構顯著(Modularity Q＝0.639 6),且結果合理(Weighted Silhouette S＝0.961 7)。外文文獻關鍵詞(圖3B)共323個,連線1294條,密度為0.024 9,其共現(xiàn)網絡中出現(xiàn)許多突出的關鍵詞,如“葉面積指數(shù)”“植物指數(shù)”“綠色空間”“氣候變化”和“健康環(huán)境”等關鍵詞,這也印證了其關鍵詞中心性較為平均的現(xiàn)象(表1)。此外,外文文獻關鍵詞網絡結構顯著(Modularity Q＝0.564 9),結果合理(Weighted Silhouette S＝0.838 3)。綜上可知,中文綠視率研究熱點集中于城市景觀,多為實際應用型；外文綠視率研究熱點則聚焦于植物、氣候和生態(tài)等方面。

圖3 國內外綠視率關鍵詞共現(xiàn)圖譜

表1 關鍵詞中心性與頻次排序(Centrality＞0.05)

3 研究趨勢

突現(xiàn)值(Bursts Strenth)可以反映一段時間內影響力較大的研究領域,從而反映研究趨勢[49]。綠視率相關關鍵詞在國內于2000年至目前(指本文檢索時間)共有2次突現(xiàn),分別為“鄭州市”和“回歸分析”,其中以鄭州市綠視率為評價研究對象的居多,因此“鄭州市”強度最強,于2015年結束突現(xiàn)。此后綠視率相關關鍵詞無突現(xiàn)現(xiàn)象,這解釋了近幾年雖然綠視率研究逐年增加,但始終未引起學術界關注的現(xiàn)狀(圖4)。綠視率相關關鍵詞在外文文獻上共產生4次突現(xiàn),分別為2016至2017年的“Vegetation Index”,2019年至2021年的“Green”和2020年至今的 “Association” 和 “Health”, 其中“Vegetation Index”強度最高?？梢娋G視率于國外文獻突現(xiàn)時間較晚,且不間斷延續(xù)至今,但持續(xù)時間較短,未來健康領域或將會成為研究趨勢。

圖4 綠視率相關突現(xiàn)關鍵詞

在關鍵詞聚類時序圖中可以直觀展現(xiàn)綠視率相關關鍵詞出現(xiàn)時間,從而推測其在各個聚類上的發(fā)展趨勢。中文文獻(圖5A)中,綠視率研究于2000年左右停留于單純的理念宣傳階段,研究者多結合其他綠地指標提出對綠化管理的思考。2007至2012年,研究者逐漸計算并量化分析綠視率,探索研究對象(絕大多數(shù)是城市街道)的不同指標間的相關性,同時將景觀美學納入研究范圍,進行景觀偏好等評價分析研究,這種研究情況在2019年前始終處于城市綠化評價的研究領域內。2019年后,隨著卷積神經網絡的機器學習方式以及街景圖像的普及運用,綠視率在自動化計算方法上實現(xiàn)了突破,也因此表現(xiàn)出明顯的數(shù)據(jù)化和自動化趨勢,在應用上趨向于成為城市綜合評價模型指標之一；與此同時,關于心理健康的研究方向也逐漸進入研究視野。

外文文獻(圖5B)中,由于植物指數(shù)、葉面積指數(shù)以及遙感在2012年被大量研究運用,植物綠色比例開始進入國際視野,但與綠視率相關的關鍵詞在此后多與森林植物和氣候變化等生態(tài)指標相結合,將其納入健康綠色空間的考量范圍。2016年,隨著景觀健康功能的地位上升,綠視率因此增添了“健康”屬性,衍生出對人體精神健康的增益以及壓力舒緩效果等內容。同樣是2019年,深度學習與在線街景地圖相結合使綠視率在綠色空間研究領域加速發(fā)展。至今,綠視率在綠色空間、綠墻以及城市熱島領域始終保持熱度。

圖5 國內外綠視率關鍵詞聚類時序

4 研究展望

從綠視率文獻量、關鍵詞以及時序發(fā)展可知,這三者在時間上具有相當大的吻合性,綠視率研究總體上時間跨度短,表現(xiàn)為小眾化特征,但熱度逐漸上升。目前對于綠視率進行相關研究的大部分為中國科研機構和學者,并且未形成專一團隊且研究分散。在研究熱點趨勢上,中文綠視率研究以城市評價和應用為核心與目的,外文綠視率研究融入跨學科方法和多領域內容,以生態(tài)監(jiān)測分析為核心和目的。綠視率的研究領域目前集中于城市綠化評價和人居環(huán)境生態(tài),而關于人體健康效益研究,尤其是心理健康的研究主題起步較晚,但在未來或將成為研究熱點趨勢。

總體而言,綠視率研究主要為城市綠化評價、人體健康效應和人居環(huán)境生態(tài)3大領域,其研究成果對未來城市規(guī)劃、景觀設計以及人體健康都具有重要參考意義。今后綠視率研究應在緊跟前沿的基礎上加強實際應用研究,完善理論基礎,加快推動落地政策的形成；同時也應加強學科間交流,促進相對專業(yè)的研究團隊形成。