哈尔滨市秋季城市公园空间特征健康恢复性影响研究*——以兆麟公园为例

叶鹤宸 朱 逊 YE Hechen, ZHU Xun

0 引 言

随着城市化进程不断加快，社会经济高速发展，城市人口生活和工作节奏加快，心理压力增加。世界卫生组织表明城市化会进一步与不良的健康状况联系，以非传染性疾病的形式如肥胖，II型糖尿病，骨质疏松症和心脏病，抑郁症和精神疲劳等与压力有关的疾病[1]。城市公园作为居民亲近自然，释放精神压力的重要场所，更需要为居民在健康方面提供帮助。目前，自然环境与健康之间的关系研究主要围绕康普兰夫妇的“注意力恢复理论”以及乌尔里希的“压力缓解理论 ”这两大理论展开。注意力恢复理论认为注意力分为两种：一种需要消耗精力，比如读书、工作等；一种不需要消耗精力，比如观察自然。前一活动持续一定时间后会由于注意力耗损而产生疲倦，而后一活动对前一活动的注意力损耗具有恢复效果。所以在疲倦的时候，接触自然环境可以帮助我们更好地集中精力，并且具有迷人、逃离、延展、一致特征的环境恢复性效果最好[2]。压力缓解理论认为城市环境问题严重地侵扰了城市居民生活，使其常处于较高的压力水平，接触自然环境可通过自然景致吸引人注意而引发正向情绪，继而带来减缓压力的功效[3]。

图1 研究模型图Fig.1 study model

西方关于环境健康恢复性的研究表明，接触自然环境对人们的生理及心理健康均具有恢复性效果，具体体现在降低血压，改善负面情绪，提高注意力等。不同空间特征环境对健康恢复性影响不同，自然程度高[4-5]，动植物物种丰富[6]，空间感受相对封闭，能看到远景[7]，具有水体元素[8]等空间特征的环境健康恢复性更好。随着近年来中国城市化进程发展，中国关于健康恢复性环境的研究也逐渐增多。围绕健康城市与健康社区规划策略[9-11]、相关理论综述[12-13]、实证研究[14-16]、与其他学科融合探讨[17-18]、病症导向恢复性环境设计策略展开[19-20]，研究结果显示，恢复性环境对健康的显著影响主要体现在缓解压力，调节情绪，提升认知能力等方面，关于恢复性环境特征方面植物色彩丰富度，植被覆盖面积在袖珍公园中起到缓解精神压力的显著作用[21]，植物群落景观更有益于人们身心放松[22]。环境的健康恢复性效益已通过多种方式证实，其评价方法主要分为定性分析与定量分析，定性分析方法包括问卷调查、深度访谈与实地调研等，定量分析方法多采用脑波值（ECG）[14]、皮肤电导值（SCR）[15]、肌电值（EMG）[23]以及心率（HRV）[24]等的测量。

但上述有关恢复性环境特征的研究多集中于自然程度对比或是多在自然程度较高的环境中进行，对环境质量与环境空间特征的探讨较少，因此本研究选取高密度城市环境下的公园环境。哈尔滨市属大陆性季风气候，季相变化明显，春季干旱多风，夏季酷热多雨，秋季天高气爽，冬季漫长寒冷，相较于其他季节，秋季更适宜户外恢复性活动发生，并且秋季植物色彩丰富，空间体验更具吸引力，因此本研究旨在探究与城市人群生活最为贴近的城市公园内秋季场景空间特征对健康恢复性影响效果差异，推动哈市秋季恢复性空间营造与改善，并为今后规划出更有助于人们身心健康的城市公园提供理论依据。

1 研究方法

1.1 研究模型

通过以往研究总结，提出本研究模型，共分为两部分：不同开放程度空间对复愈性影响研究以及不同景观特征空间对复愈性影响研究，力求通过生理心理指标分析得出最具身心康复效果的场景类型（图1）。

1.2 影响健康恢复性的环境特征

关于环境健康恢复性特征相关研究显示，环境中绿色空间比例、NDVI值、动植物种类丰富度、宁静程度、自然程度、人群密集度与环境开放程度对环境健康恢复性均具有显著影响，本文选取环境自然程度与开放程度作为研究变量，探究城市公园环境内最具健康恢复性的环境类型。

空间开放程度是影响空间感知恢复效果的重要因素，据阿普尔顿的“展望避难理论”（1975），人类更加喜欢能够提供前景和总览机会同时具有围合感和庇护感觉的空间环境。斯蒂格（Stigstodder）的感知恢复维度（PSD）理论也指出具有空间维度和庇护维度的环境恢复性更好[25]，而且设计人员经常使用开放空间和封闭空间来对比空间开放程度。构建开敞度高的空间时，通常会使用草坪，湖泊和广场等景观元素，营造封闭空间与半开敞空间则用灌木和乔木等植物元素对视线进行遮蔽，并提供了一种隐私感。因此在本文中选取了自然程度类似的开敞空间，半开敞空间与封闭空间进行对比。

空间自然程度被证实与人身心健康呈正相关[4-5]，是营造城市公园空间的重要考虑因素，城市景观依据自然程度大致可以分为两大类：硬质景观和软质景观。硬质景观由人工材料处理的要素组成，包括硬质路面，如广场、路径等[26]；软质景观的组成主要包括植物要素，如树木、灌木、花草[27]，以及水体，如湖泊、池塘、喷泉、河流和溪流[28]。因此本研究选取了开放程度相似的硬质景观与软质景观进行对比。

1.3 研究环境及场景特征采集

研究中使用的场景均选自兆麟公园（图2），其位于哈尔滨市中心区，占地面积8.4 hm2，为哈尔滨市五个市级公园之一，景观状况良好。研究中所选取的六种典型小环境类型场景，每个场景在公园内采集五个样本，通过焦点小组讨论进一步评估确定哪个场景样本有效地代表了假设选取的小环境类型，从而确定最终选择的场景（图3）。

图2 场景采集点位置示意Fig.2 location of scene collection points

图3 场景特征描述Fig.3 scene feature description

场景的采集使用录像的方式，以求捕获更多的环境属性给人身临其境的感觉，场景录制采用索尼HDR-PJ660E相机。于2017年11月进行场景录制，当日温度-8℃～5℃，摄像机固定在场景边缘的三脚架，水平视点高度为1.60 m。摄像机以缓慢的速度从场景一侧移动到另一侧全面采集场景特征。最终采集的全部场景被组合成15 min的视频每个场景播放40 s，基于以前的研究，发现以景观画面作为刺激源至少需要15 s可对生理心理产生影响[29-30]。

1.4 受试者

我们通过海报和网络招募了哈尔滨工业大学设计学相关专业的61（N）名大学生参加这项研究（男性20人，女性41人），所有人都在学校学习至少三个学期。之前的研究中指出，从事环境设计相关专业的人对景观美感的敏感度更高，专家和专业学生对环境的辨别能力和内部一致性较非专业相关人士更好。由此可见，选择具有相关学科知识背景的人员作为测试对象所得结果可信度将更高。

1.5 环境健康恢复性测量方式

1.5.1 自我健康报告

自我健康报告问题选取了欧洲五维健康量表EQ-5D中的部分问题。问卷内容包括焦虑抑郁程度评价与健康总体状况评价，焦虑与抑郁程度使用四点Likert量表评价。健康评价采用一个长20 cm的视觉刻度尺。顶端为100 分代表“心目中最好的健康状况”，底端为0分代表“心目中最差的健康状况。

1.5.2 压力恢复测量方式

由于皮肤电导值（SCR）和心率变异性（HRV）直接反映身体压力状况，并且有研究者采用相同指标衡量康复效果[15]，因此选取上述指标进行评价。本次研究的生理指标测量均使用津发科技公司生产的无线设备（Ergolab wireless sensors）进行测量。设备通过蓝牙与电脑进行数据传输，所以在实验过程中受试者可以自由移动身体。

皮肤电导值通常用作衡量压力的指标，电导值与压力水平成正比。仪器通过两个电极与皮肤连接获取SCR信号：一个连到食指，另一个连到中指。在连接前，对仪器进行校准（图4）。

心率变异性（HRV）是由中枢自主神经系统施加的心脏控制的量度，高频功率（HF）是心脏活动的副交感神经调节的指标，低频功率（LF）是心脏活动交感神经调节的指标。LF / HF代表交感神经张力的高低，应激过程会导致LF / HF的减小。仪器通过心率耳夹与受试者耳垂连接（图4）。

1.5.3 注意力恢复测量方式

图4 实验仪器与实验环境实景Fig.4 experimental equipment and experimental environment

图5 实验流程图Fig.5 experimental fl ow chart

表1 不同场景生理指标变化值Tab.1 changes in physiological indexes in different scenarios

注意力恢复测量采用感知恢复量表（PRS）评价，PRS量表由哈蒂格（Hartig）等人提出，有不同问题数量的多个版本，各个版本在之前的实验中证实均有较高的信度，本研究中使用11个问题的版本，五分评级系统，从四个维度对环境复愈性进行评价，包括逃离、迷人、延展与一致四个维度。

1.6 实验流程

受试者到达实验室之后首先被安排做在高度约为45 cm的椅子上，在填写了基本信息和健康状态之后，研究人员将电极和传感器为受试者佩戴在身体指定位置。在受试者适应装置之后，记录3 min的ECG与SCR的基线值。之后是施加压力阶段，施压方式为观看恐怖视频，视频播放结束后进行压力等级评价并且平静三分钟。随后观看场景视频进行恢复阶段，在这个阶段每个受试者都观看了所选取的场景视频在每个场景观看后视频会被暂停，受试者完成该场景PRS量表的评价。在施压和恢复阶段，ECG和SCR被连续记录（图5）。实验的压力施加和场景刺激部分都在VR屏幕上呈现。

1.7 实验数据分析

通过数据采集与分析程序Ergolab记录整个实验过程中的生理信号，利用所采集的皮肤电信号与心率计算SCR值与HF/LF值。之后使用单因素方差分析法分析各场景间的生理信号数值和PRS总体与维度分值差异，如果差异显着，则使用LSD法作为事后检验，探究各场景间变量的差异。用古朗巴哈系数法（Cronbach’s alpha）分析PRS总体和分量表的内部可靠性，显着性水平设定在p＜0.05，a系数为0.723，证实数据可信度较高。统计分析在IBM SPSS Statistics 22中完成。

2 结 果

2.1 健康状况

自我健康报告状况分析结果显示，男性的健康状况评价平均分为73.8分，女性健康状况评价平均分为74.4分，总体受试者中仅有9%的受试者报告健康状况在60分以下。相比之下，抑郁焦虑等情绪问题更为常见，42.6%的受访者表示近期生活中有轻度抑郁与焦虑，14.7%的受访者表示近期中度抑郁与焦虑。

2.2 不同场景对压力恢复的影响

2.2.1 皮肤电导反应值

单因素方差分析（ONEWAY ANOWA）显示不同场景间SCR值差异显着（F（6,319）=2.849，p = 0.01, η2= 0.07），表明各场景对压力恢复影响具有差异性。与基线值相比，观看场景视频后与基线值相比SCR值均呈现降低趋势，表明城市公园场景具有压力恢复效果。使用LSD事后检验比较显示（表1），观看地形空间（6.63±2.17 p = 0.003）与林荫线性空间（6.72±2.17 p = 0.003）时，受试者的平均SCR值显着低于其他场景，表明地形空间与林荫线性空间恢复效果显著好于其他场景。

2.2.2 心率变异性值

心率变异性中高频功率值与低频功率值的比值（LF/HF）增加表明受试者压力水平降低。经数据分析，在观看场景视频后，受试者LF/HF数值均不同程度增加，表明城市公园场景具有一定程度的恢复性。单因素方差分析（ONEWAY ANOWA）显示观察不同场景对LF/HF的影响具有差异性（F（6,318）= 2.341, p = 0.03，η2= 0.04），表明结果具有研究意义。LSD事后检验显示（表1），地形空间（2.43±1.55s，p = 0.005）和密林封闭空间（2.38±1.55 s, p = 0.007）时的LF/HF的变化显着显著高于其他场景，表明地形空间与密林封闭空间恢复性好于其他场景。

2.3 不同场景注意力恢复性评价

2.3.1 场景PRS总分

单因素方差分析结果显示六个场景间PRS得分具有差异显着（F（5,402）= 14.61，p＜0.001,η2= 0.15），结果表明场景间恢复水平具有显著差异。整体评分结果为水体空间＞地形空间＞林荫线性空间＞草坪开敞空间＞密林封闭空间＞硬质开敞空间。LSD事后检验显示（图6），地形空间（3.26±0.63，p = 0.05）与水体空间（3.23±0.74，p = 0.05）恢复潜力显著好于密林封闭空间（2.76±0.82，p = 0.05）与硬质开敞空间（2.40±0.66，p = 0.05），表明水体空间与地形空间的较其他场景恢复效果更好。

2.3.2 场景PRS维度得分

图6 场景PRS总体评价Fig.6 overall evaluation of scenario PRS

表2 场景PRS总分与维度得分Tab.2 scenario PRS score and dimension score

为了探究不同场景体现的不同恢复性特征，本研究计算和分析了各个场景恢复性维度得分（表2）。首先，地形空间的逃离性维度得分（3.53±0.78）最高，迷人性维度（3.49±0.83）仅次于水体空间排序第二。其次，水体空间迷人性维度得分（3.53±0.86）最高，逃离性得分（3.08±0.96）排序第二。最后，硬质开敞空间逃离性维度得分（1.83±0.85）最低，封闭空间延展性得分（2.59±0.93）最低，并且二者得分均显著低于该维度下其他场景得分（图7）。综合得分结果可知，各场景所体现的恢复性特征具有差异，地形空间与水体空间恢复性主要由于逃离与迷人程度较高，封闭空间与硬质开放空间较其他场景恢复性差是由于一致性与逃离性特征较差。

3 讨 论

3.1 场景不同自然程度

对于半开敞空间，注意力恢复测量结果显示（图8）地形空间PRS得分高于林荫线性空间，但无统计学意义（p ＞ 0.05）。压力测量结果显示（图9-10）地形空间的HF/LF增加值与SCR降低值均高于林荫线性空间。以上实验结果表明，软质程度较高的场景恢复效果更好。

对于开敞空间，注意力恢复水平测量结果显示（图8），水体空间得分＞草坪开敞空间得分＞硬质开敞空间得分，结果表明软质程度较高的水体空间和草坪开敞空间恢复性好于硬质程度较高的硬质开敞空间，并且水体空间恢复性最好。对于压力恢复测量结果（图9-10），SCR降低值与HF/LF增加值均显示，硬质开敞空间＞草坪开敞空间＞水体空间，结果表明前两者恢复性好于水体空间（图10-11），值得注意的是，此实验结果与之前的研究不同，可能是由于秋季水体干涸并没有表现出典型的水体复愈性特征，但人们对于水体仍然存有出于心理的喜爱，从而造成评价水体恢复性的生理测量与注意力恢复的心理测量结果不同。

图7 场景PRS维度评价Fig.7 the dimension evaluation of scenario PRS

图8 不同自然程度场景PRS得分Fig.8 PRS scores for different natural scenes

图9 不同自然程度场景HF/LF增加值Fig.9 HF/LF increase in different natural scenes

图10 不同自然程度场景SCR减少值Fig.10 SCR reductions for different natural scenes

图11 不同开放程度场景PRS减少值Fig.11 PRS reduction values for different openness scenarios

综合以上结果可知，首先对于水体空间恢复性评价的心理测量结果与之前的研究相似，显示水体空间场景恢复性好于其他场景，但生理测量结果与之前不同，主要由于水体水量较少，可能并未起到水体的视觉景观效果，但较少水量与驳岸轮廓足以引发人们对水体的联想，从而引发恢复性体验，说明人们的心理感知与生理变化间存在差异，其间联系需要进一步研究阐明。其次，心理与生理测量结果均表明，硬质程度较高的林荫线性空间恢复性好于软质程度较高的草坪开敞空间与封闭空间，表明不同城市公园空间并非自然程度越高，恢复性效果越好。概括来说，这项研究的发现支持以往的研究和理论，证明类似空间开放程度场景自然程度与人身心健康呈正相关性，表明意向性水景更易带给人们心理上的体验，引发人们的思考，同样可以带给人们遐想，引发恢复性体验[31]。

3.2 场景不同开放程度

对于软质程度较高的空间，注意力恢复测量结果显示（图11），水体空间得分＞地形空间得分＞草坪开敞空间得分＞封闭空间得分，以上结果表明水体空间恢复性效果最好，半开敞的地形空间恢复性好于开敞空间与封闭空间，对于压力恢复测量结果（图12-13），SCR降低值与HF/LF升高值均显示，地形空间＞密林封闭空间＞草坪开敞空间＞水体空间，以上结果表明空间开放程度为半开敞的地形空间恢复性好于封闭空间与开放空间，水体空间恢复性最差，可能由于秋季干涸，所以引发的为心理上的恢复体验，从而导致生理恢复值偏低。

对于硬质程度较高的空间，注意力恢复与压力恢复测量结果均表明，空间开放程度为半开敞的林荫线性空间恢复性好于硬质开敞空间。

图12 不同开放程度场景SCR减少值Fig.12 SCR reductions for different degrees of openness

综合以上可知，给人以视线围合感并且能看到远景的半开敞空间恢复性要好于封闭空间与开敞空间。这与之前的研究结论相一致，宽敞并且自由，具有一定的围合度能够观看他人活动的空间恢复效果更好[17]，过于封闭的环境，由于不能看到外界，使人们感到不安[18]。

4 结 论

本研究以六个城市公园秋季场景为研究对象，探究秋季城市公园中更具恢复性的空间类型，从而为城市居民释放精神压力提供帮助。研究发现：第一，环境恢复性生理测量结果与心理测量结果存在差异，生理指标对于评价环境恢复性影响更加敏感，心理指标则更能反映出文化与情感上的偏好；第二，自然程度不是评价城市公园环境恢复性的唯一标准，构建城市公园恢复性空间不能一味追求接近自然，还应考虑空间感受；第三，城市公园不同开放程度场景中，给人以视线围合感，并且能看到远景的半开敞空间的恢复性要好于封闭空间与开敞空间；第四，城市公园场景中具有地形元素的场景恢复性好于其他场景，在今后城市公园恢复性空间营造时可以考虑地形手法的应用。

图13 不同开放程度场景HF/LF减少值Fig.13 HF/LF reductions for different openness scenarios

此外，一方面本研究在进行实地测量时发现，受试者生理指标采集受到外界环境干扰较大，所以将实验改为在室内进行，受试者对于场景空间感受相较于现场可能存在差异。另一方面受试者人群年龄阶段较为集中，可能忽视了不同年龄阶段人群对景观偏好的差异，从而对健康恢复性产生影响。因此未来研究中，可以尝试探究由于不同年龄段所产生的健康恢复性差异，并且尝试进行现场访谈或者问卷，从而探明场景产生健康恢复性差异的原因。