国内外绿视率研究进展

朱怀真 杨 凡 南歆格 包志毅

浙江农林大学风景园林与建筑学院 杭州 311300

绿视率(Visible Green Index)最初由青木阳二[1]提出,是人体视野中绿色所占比例。视觉在五感中占主导地位,涵盖了感官感知的75%～87%[2],因此视觉更能影响人体身心健康[3]。在景观疗愈中,视觉感受所提供的私密感和安全感是非常重要的。绿视率在应用上与城市现行绿化指标,如绿化覆盖率和绿地率等二维指标相比,能够从立体视野界面直观反应人体对绿色空间的感知,更人性化地反映绿化环境质量,今后将代表更高的城市绿化水准。

总体而言,绿视率研究对城市环境规划导向和建成评价具有现实意义。作为可量化的评价指标,绿视率能够完善城市绿化评价体系,有助于营造良好的城市景观。近几年关于绿视率的研究热度呈现一定上升趋势,但在国内外学术界,始终属于小众范围。本文基于CiteSpace软件,综合2000年以来国内外相关绿视率文献,分析近20年绿视率研究现状进展与热点趋势,归纳总结主要研究内容,提出今后研究方向。

1 国内外绿视率研究规模

本文运用美国德雷塞尔大学陈超美博士研发的CiteSpace软件进行可视化分析。所用数据来源于中国学术期刊网络出版总库(CNKI)文献全文数据,以及Web of Science(WOS)核心合集数据库。在CNKI的高级检索中以“绿视率”为条件进行主题检索,选择2000年1月之后的文献(检索时间为2022年1月27日),剔除会议报告、新闻报纸等文献,共获得中文文献160篇；在WOS数据库中以“Visible Green Index”“Green View Index”“View-Based Greenery”为主题条件进行检索,限制语言和文献类型分别为“English”和“Article”,筛选后共获得外文文献394篇。将上述文献导出至CiteSpace所需格式并转码,去重后得到样本数据。

1.1 文献数量特征

如图1所示,在检索时间范围(2000—2022年),绿视率研究以2012年为明显分界点,文献数量和关键词数量呈现相同变化趋势。2012年前绿视率研究保持平稳,且数量较少,仅为中文文献；2012年后绿视率相关发文量明显增长,绿视率开始进入研究视野。以2017年为节点,绿视率相关外文文献量和关键词数量从明显超过中文文献,逐步变为和中文文献相当,且中文文献表现出反超的趋势。但在目前风景园林领域的学术研究中,绿视率研究内容占比较小,仍具备较大研究拓展空间。总体来看,绿视率研究时间跨度较短,但表现出研究热度的上升。

图1 2000—2022年绿视率相关文献与关键词数量统计

1.2 研究机构与作者群

绿视率起源于日本,但中国与美国为绿视率的主要研究国家,且大部分为中国科研机构和研究者,多在外文期刊发表。研究机构的分布可以帮助了解学术界对该主题的支持和认同程度[4]。经CiteSpace计算,在绿视率研究机构网络中,中文节点105个,连线0条,密度为0；外文节点276个,连线273条,密度为0.007 2。由此可见,相关机构联系十分分散,绿视率研究并未得到学术界广泛关注。总体而言,绿视率研究机构集中于高校,其中,外文文献集中来源于中国科学院和中国科学院大学；中文文献主要来源于福建农林大学、同济大学以及哈尔滨工业大学,但并未出现集中性节点。由研究作者群网络分布也可知,绿视率研究的中外文献作者群均十分分散,其中中文文献作者群节点数为227,连线为221条,密度为0.008 6；外文作者群节点数为278,连线数186条,密度为0.004 8。

2 研究领域和热点

2.1 研究领域

通过CiteSpace的聚类网络[5],将节点类型设置为关键词,选取LLR算法,以计算得出的聚类表示研究领域。由于各聚类所涉及内容存在一定交叉,本文基于排名前五的标签词,经归纳得出国内外研究主题,并据此推导出绿视率研究3大领域为城市绿化评价、人体健康效应和人居环境生态(图2)。中文绿视率研究主题多从城市街道切入,着重于城市街道环境的评价,将绿视率作为变量以探索其评价体系构建；外文文献更偏重生态视角,多与生态质量及理论研究相关。总体而言,中文绿视率研究以应用为目的,以城市为核心；外文绿视率研究以监测分析为目的,以生态研究为核心,融入跨学科方法和多领域内容。目前,绿视率的研究领域主要集中于城市绿化评价和人居环境生态,而关于人体健康效益研究,尤其是针对心理健康的深入研究数量和代表性团队较少。这可能与所需设备和人体医疗知识储备密切相关,也与研究门槛相对较高且需要较大的科研资金投入有关。

图2 聚类标签词与研究领域归纳

2.1.1 城市绿化评价

绿视率能够从视觉角度反映三维绿量,在一定程度上代表城市绿化水平[6]。目前理论认为,城市道路绿化是绿视率影响度最高且最为密切的因素[7],因此绿视率目前被运用于评价街道的步行性[8-9]和绿化水平[9-12]。也有相关研究将绿视率作为变量,结合人体主观指标评估城市空间品质[13-15],由此发现绿视率与居民绿化满意度呈极强正相关。绿视率还结合人体生理指标进行景观评价,如通过测定眼动的方式证明绿视率与美景度、舒适度、满意度和空间利用度的正相关关系,且场景中绿视率越高,被试者对各类植物元素注视时间越长,访问次数和关注点个数越多,关注植物的时间越早[16-17]。此外,得益于遥感和街景地图的发展,也不乏有研究下载街景图片[14,17-28],通过卷积神经网络形成绿视率自动化计算方法,取代人工使用软件计算,大大加快了绿视率评价效率[9,29]。

2.1.2 人体健康效应

适宜的绿视率对改善居民生理和心理健康有重要意义[30]。

1)适宜的绿视率能够促进身体疗愈。在街道疗愈导向研究中发现,绿视率与疗愈潜能之间呈正相关关系。绿视率小于5%的地区,由呼吸系统疾病引起的死亡率比绿视率大于25%的地区高[31]。高绿视率与延伸性界面组合街道的恢复潜能最高；低绿视率与实墙界面组合的步行街道空间恢复潜能最低[32]。

2)适宜的绿视率能减轻环境对人体的负面影响。例如可提高人体对噪音的耐受度,但有研究发现人体在高绿视率环境中会高估噪声响度,从而对声的要求更为苛刻和敏感,因此降低了对噪声响度的预期数值[33]。此外,绿视率对环境安全感有显著积极作用[34],这在高空建筑视角尤为明显。我国城市空中公共空间较少,人体处于高层建筑物中的视野会因低层建筑物遮挡部分地面植物从而减少窗景绿视率。空中庭院、屋顶绿化和阳台绿化增加了空中绿视率,从而减少高空引起的不安情绪[35]。

3)适宜的绿视率能强化情绪调节能力,使人产生积极的心理感受[36],缓解不良情绪。青木阳二[1]采用模拟实验对居民视野绿视率、构造物绿视率、空视率等指标进行计算,结合居民心理感知研究,发现绿视率对居民心理感知影响显著；在居住景观中,窗景绿视率较高的住户攻击性和暴力行为明显低[37],表现出较强的情绪调节能力,同时其注意力等认知能力明显提高[38]。此外,住区老年人对视野内绿视环境期望值也较高,绿视率对调节老年人的情绪起着显著作用[39]。

4)适宜的绿视率能缓解压力。绿视率缓解人体压力的效果起源于环境心理学和恢复性环境研究,例如Ulrich基于心理进化立场提出SRT,从情绪、偏好和生理反应方面解释了自然减压的原理[40]。也有研究发现林冠绿视率与压力恢复效果呈倒U形关系:从17%逐渐增加到24%,压力恢复效果加强；在24%～34%时,压力恢复效果达到最髙且平稳；高于34%时,压力恢复变慢[41]。

5)适宜的绿视率能强化社会性意愿,促进社交活动展开,吸引居民室外驻足和交流,居民会更愿意参与景观改造与管理[42]。

适宜的绿视率能提升美学感知。绿视率与主观绿化审美水平有显著关联[33]。在居住区景观中,通过柔美线条和适宜色彩提高绿视率与景深感能够引入居民评价行为,提升居住审美价值[44]。

2.1.3 人居环境生态

绿视率与空气质量和居住舒适度呈正相关关系[40]。通过丰富景观层次和完善季相设计提高绿视率能够降低居住环境的生态脆弱度[45-46]；通过提高绿视率完善城市风貌和增加城市可视绿量,对建筑空间在空气、声、光、小气候等物理化学环境有较大影响[38],从而促进城市生态发展。此外,绿视率也可以与绿化覆盖率等指标结合生成新型绿色景观指数以评价环境质量[47]。

2.2 研究热点

关键词为一篇文献的核心内容凝练[48]。具体领域内某一关键词频率上升反映了某种热点和趋向性。在关键词共现图谱中,中文文献关键词(图3A)共出现241个,连线521条,密度为0.018 3,可见其分布较为分散,其中“绿视率”与“城市绿化”共现最为突出。关键词“绿视率”中心性和出现频次最高,衍生出街道(道路)绿化、多源数据、景观环境和住区等次级关键词(表1)。国内绿视率相关关键词网络结构显著(Modularity Q＝0.639 6),且结果合理(Weighted Silhouette S＝0.961 7)。外文文献关键词(图3B)共323个,连线1294条,密度为0.024 9,其共现网络中出现许多突出的关键词,如“叶面积指数”“植物指数”“绿色空间”“气候变化”和“健康环境”等关键词,这也印证了其关键词中心性较为平均的现象(表1)。此外,外文文献关键词网络结构显著(Modularity Q＝0.564 9),结果合理(Weighted Silhouette S＝0.838 3)。综上可知,中文绿视率研究热点集中于城市景观,多为实际应用型；外文绿视率研究热点则聚焦于植物、气候和生态等方面。

图3 国内外绿视率关键词共现图谱

表1 关键词中心性与频次排序(Centrality＞0.05)

3 研究趋势

突现值(Bursts Strenth)可以反映一段时间内影响力较大的研究领域,从而反映研究趋势[49]。绿视率相关关键词在国内于2000年至目前(指本文检索时间)共有2次突现,分别为“郑州市”和“回归分析”,其中以郑州市绿视率为评价研究对象的居多,因此“郑州市”强度最强,于2015年结束突现。此后绿视率相关关键词无突现现象,这解释了近几年虽然绿视率研究逐年增加,但始终未引起学术界关注的现状(图4)。绿视率相关关键词在外文文献上共产生4次突现,分别为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”强度最高。可见绿视率于国外文献突现时间较晚,且不间断延续至今,但持续时间较短,未来健康领域或将会成为研究趋势。

图4 绿视率相关突现关键词

在关键词聚类时序图中可以直观展现绿视率相关关键词出现时间,从而推测其在各个聚类上的发展趋势。中文文献(图5A)中,绿视率研究于2000年左右停留于单纯的理念宣传阶段,研究者多结合其他绿地指标提出对绿化管理的思考。2007至2012年,研究者逐渐计算并量化分析绿视率,探索研究对象(绝大多数是城市街道)的不同指标间的相关性,同时将景观美学纳入研究范围,进行景观偏好等评价分析研究,这种研究情况在2019年前始终处于城市绿化评价的研究领域内。2019年后,随着卷积神经网络的机器学习方式以及街景图像的普及运用,绿视率在自动化计算方法上实现了突破,也因此表现出明显的数据化和自动化趋势,在应用上趋向于成为城市综合评价模型指标之一；与此同时,关于心理健康的研究方向也逐渐进入研究视野。

外文文献(图5B)中,由于植物指数、叶面积指数以及遥感在2012年被大量研究运用,植物绿色比例开始进入国际视野,但与绿视率相关的关键词在此后多与森林植物和气候变化等生态指标相结合,将其纳入健康绿色空间的考量范围。2016年,随着景观健康功能的地位上升,绿视率因此增添了“健康”属性,衍生出对人体精神健康的增益以及压力舒缓效果等内容。同样是2019年,深度学习与在线街景地图相结合使绿视率在绿色空间研究领域加速发展。至今,绿视率在绿色空间、绿墙以及城市热岛领域始终保持热度。

图5 国内外绿视率关键词聚类时序

4 研究展望

从绿视率文献量、关键词以及时序发展可知,这三者在时间上具有相当大的吻合性,绿视率研究总体上时间跨度短,表现为小众化特征,但热度逐渐上升。目前对于绿视率进行相关研究的大部分为中国科研机构和学者,并且未形成专一团队且研究分散。在研究热点趋势上,中文绿视率研究以城市评价和应用为核心与目的,外文绿视率研究融入跨学科方法和多领域内容,以生态监测分析为核心和目的。绿视率的研究领域目前集中于城市绿化评价和人居环境生态,而关于人体健康效益研究,尤其是心理健康的研究主题起步较晚,但在未来或将成为研究热点趋势。

总体而言,绿视率研究主要为城市绿化评价、人体健康效应和人居环境生态3大领域,其研究成果对未来城市规划、景观设计以及人体健康都具有重要参考意义。今后绿视率研究应在紧跟前沿的基础上加强实际应用研究,完善理论基础,加快推动落地政策的形成；同时也应加强学科间交流,促进相对专业的研究团队形成。