基于自然环境的视-听-嗅感知交互体验对居民福祉之研究综述

邱 玲 齐 莹 高 天

1 背景

高速的城市化发展迫使城市自然生境大量锐减，并伴随着一系列如环境恶化、全球气候变化，以及人们源于缺乏亲近自然而产生的如精神紧张、抑郁、疲劳等问题，严重威胁着全人类的健康与福祉[1]。因此，全球迫切需要采取行动，通过构建人与自然健康的宜居城市来降低未来的风险[2]。掌握城市居民对自然环境的感知福祉相关信息，不仅有利于城市绿地规划与管理者做出满足公众期待的决策，而且更有利于城市自然环境的保护，进而促进全社会的健康福祉。由于景观感知是一个整体的过程，其整合了人类多维感官的信息，而不仅仅是单纯的视觉或听觉的反馈[3]。尽管前人做了大量的实证研究，但是关于景观如何通过使用者的感知、体验和使用来提供感知裨益的机制，仍是一个悬而未决的问题[4]。

在城市绿地规划与设计的实践中，满足人们对自然环境的裨益需求是一项复杂且极具挑战性的工作。其原因可能主要包括3个方面。

1)大量研究所涉及的接触“自然”，其本身是一个涉及不同层级和比例尺度的复杂概念。尽管接触自然与人类福祉促进的关系已经确立[5]，但“自然”在其中所扮演的角色，即不同层级的自然环境的特定要素对人类福祉的影响尚不清楚。

2)城市自然环境对居民福祉的研究通常将自然学科与社会学科的问题分开讨论，这一过程往往产生了一些知识鸿沟并有待填充[2]，例如，人们如何通过不同感官体验自然环境，以及感知的自然环境对人类福祉的具体影响等。

3)自然环境影响福祉的机制是多重和协同的，缺少关于自然环境的跨学科理论研究也是阻碍其充分发挥人类福祉的根本因素[2]。因此，需要系统地梳理现有研究中自然环境对城市居民福祉的作用途径。

鉴于上述原因，在城市绿地规划中必须更加深刻地了解自然环境影响人类福祉的因素及“剂量反应”，即不同感官下的城市自然环境在什么方面，在何种程度上，才能最大化地发挥对人类福祉的作用。对于居民日常接触的自然环境而言，其大多基于距离感受器(如视觉、听觉和嗅觉)来体验[6]。因此，本研究将系统分析视听嗅感知的自然环境对居民福祉的研究进展及动向，以期为今后促进感知裨益为目的的城市自然环境规划、营建与管理提供理论基础与实践方法。

2 数据来源与研究方法

本文所纳入的多维感知交互裨益方面的研究，至少包含视听、视嗅、嗅听交互及以上的组合方式。据此，基于Web of Science(WOS)核心数据库SCI-EXPANDED和SSCI与中国知网数据库，其中，英文检索式分为3个部分，并采用‘AND’相连接。

1)表示自然环境的主题词为TS=(urban OR landscape OR forest OR garden OR natur＊)。

2)表示感知裨益的主题词为TS=(Psycho＊OR Physio＊OR health OR restora＊OR recovery OR stress OR mood OR mental OR emotion＊OR satisfaction OR evaluation＊OR pleas＊)。

3)表示视听嗅感知的主题词为TS=(visual OR sight) AND TS=(acoustic OR sound＊OR audi＊OR noise)(视-听交互)；TS=(acoustic OR sound＊OR audi＊OR noise) AND TS=(smell OR odo＊OR fragran＊OR olfactory)(嗅-听交互)；TS=(visual OR sight) AND TS=(smell OR odo＊OR fragran＊OR olfactory)(视-嗅交互)。

汉语检索的期刊来源为全部期刊(主要包括核心、CSSCI及CSCD)，并结合上位词和下位词共同确定汉语文献检索式，主题词为SU=('公园'+'绿地'+'自然'+'园林')＊('视听'+'听嗅'+'视嗅'+('视'＊'听')+('听'＊'嗅')+('视'＊'嗅')+'声景'+'气味景观'+'嗅景'+'嗅觉景观'+'香景'+'噪')。

文献检索时段不限(截止时间为2023年7月3日)。由于文献之间的相异性，如自然环境类型，对城市居民感知裨益的不同方面、研究方法和研究尺度等，本研究采用叙事性回顾法对数据进行分析与评价，共检索到文献3 032条，其中汉语532条，英文2 500条，剔除不满足上述条件、重复及无效的文献，最终得到133篇文献，其中英文108篇，汉语25篇，分别通过WOS中的类别分析功能与中国知网的计量可视化分析功能进行文献计量分析，以及应用CiteSpace(6.2.4)对关键词进行聚类分析。

3 文献计量分析结果

3.1 发文阶段分布与学科发展

1)发文总量的阶段性。

根据研究数量将发表年份分为3个阶段。1999—2014年是初级阶段，该时期文献共13篇，其中以视听交互研究为主(12篇)。2015—2018年是平稳发展阶段(24篇)，文献数量有上升趋势，但仍以视听交互为主(21篇)，视嗅交互仅1篇，其主要原因可能在于嗅觉刺激以化学分子的方式呈现，其浓度稳定性和嗅源可控性均不如视、听高。2019—2023年是快速增长阶段，发文量96篇，其中2022年发文量最大(28篇)，打破了视听交互研究“一家独大”的地位，出现视嗅、嗅听及视听嗅感知交互的研究。由此可见，越来越多的国内外学者开始关注多维感官下的自然环境感知裨益的研究(图1)。

图1 中英文文献发表数量与年份图

2)发文国家分布。

按发文国家统计，由于部分文献包括多个国家，133篇文献中，共含173条发文国家信息，共涉及四大洲23个国家，其中亚洲占59%(102条)、欧洲占34%(59条)、北美占5%(9条)、南美和大洋洲各占1%(共3条)，缺少非洲国家的研究(图2)。

图2 中英文文献发表国家分布图

3)发文的学科分布及主要期刊。

133 篇文献共含有274 条相关学科信息(图3)。其中，英文文献的研究方向集中在Environmental Studies(37 篇)、Urban Studies(27篇)、Environmental Sciences(24篇)、Public Environmental Occupational Health(19篇)、Forestry(18篇)、Acoustics(18篇)和Ecology(17篇)等。汉语文献的学科主要分布在“建筑科学与工程”(92%)，个别在“旅游”和“园艺”上。

图3 中英文文献发表研究方向图

基于自然环境的视-听-嗅感知交互体验对居民福祉相关的英文发文的期刊主要有International Journal of Environmental Research and Public Health(15篇)、Landscape and Urban Planning(14篇)、Applied Acoustics(12篇)、Urban Forestry&Urban Greening(10篇)及Forests(8篇)，共占全部英文期刊发文总数的55%。中文期刊主要集中在《中国园林》(5篇)、《风景园林》(3篇)和《园林》(2篇)等。由此可见，该领域研究涉及多学科交叉的特点(图4)。

图4 中英文文献发表研究方向与期刊图

4)关键词的聚类分布。

关键词聚类分析发现“视听结合”的研究跨越时间最长，且“偏好”作为其感知裨益的主要表现形式。自2010年之后，自然环境感知裨益的研究主要集中在声舒适及多感官刺激相关领域，而感知裨益则聚焦于福祉和感官体验等方面。与此同时，随着国内外研究开始对受访者生理指标的关注，自主神经活动的监测在2015年后也成为感知裨益体现的一方面(图5)。

图5 中英文文献关键词的聚类分布图

3.2 研究样地与研究对象

1)研究样地的类型。

研究样地主要集中在城市公园(49篇)、森林(20篇)、居住区绿地(9篇)、道路(临绿/临水)(8篇)和城市街道(临绿)(7篇)等自然环境，而学者们对于自然的理解可分为3个维度：

(1)自然要素(natural contents)，聚焦于自然环境构成要素的特征，如植被、天空、水体、鸟类等[7]；

(2)自然景观构成(natural configuration)，侧重于环境的空间构成，如由景观要素形成的视景、声景、嗅景或整体自然环境[8]；

(3)土地覆盖类型(land cover types)，强调以自然要素覆盖为主的土地类型，如江河湖海、自然保护地、国家公园等大尺度的自然类型等[9]。

由此可见，该领域研究样地的侧重点及尺度大小的差异明显，其感知裨益的分析需明确自然环境所扮演的具体角色(图6)。

图6 中英文文献研究样地与研究对象关系图

2)研究对象的分布。

研究对象涉及不同年龄段(<12岁儿童，12～17岁青少年，18～35岁青年，36～59岁中年，≥60岁老年)，其中以大学生群体为主(64篇)；全年龄段群体的研究主要在城市公园(14篇)；老年群体研究仅涉及森林景观(1篇)；青中年群体的研究样地分布广泛，涉及上述不同类别的自然环境类型，还包括如垂直绿化、自然遗址公园等小众样地(29篇)。中年群体以城市公园和居住区绿地的研究为主(19篇)。由此可见，相比较儿童及老年人，中青年这类广泛压力群体的样地选择类型及感官交互实证研究更为丰富(图6，表1)。

表1 中英文文献相关研究基础信息表

3.3 研究方法、结论差异及影响因素

1)研究方法。

该领域应用的研究方法，大致可概括为3类(表1)。

(1)以实际现场作为多感官刺激来源的实地调研法、感官漫步法、现场试验法和行为观察法。实地调研法有利于反映环境使用者的真实体验，而感官漫步法则更能够捕捉包括视觉、听觉及嗅觉等在内的一系列潜在动态因素。现场试验法则基于研究样地的实际现场，改变一系列多感官刺激条件，但其对于控制变量的难度较高，且在多次现场试验中，难以呈现出相同的多感官环境。行为观察法则需要试验人员进行现场观察，或先通过视频记录再观察分析，最终用以分析研究对象的行为。

(2)以试验室模拟呈现多感刺激源的试验法，用以实现对无关变量的控制进而产生更一致的研究结果。一方面，通过采用投影设备、电子屏幕或头戴显示器和音频播放设备以在实验室环境中呈现逼真的多感官环境；另一方面，虽通过计算机场景建模技术可灵活创建研究所需的、实地难以获得的虚拟环境，但其生态效度和可重复性有待考究[10]。

(3)以社交媒体众包数据为数据源的方法。游客借助社交网络媒体发表对所处环境的相关意见，以文字评论、照片和视频的形式为文本分析和环境感知偏好的预测研究提供良好契机[11-12]。该类数据的收集具有低成本、高效率和大样本的优点，有利于客观、系统地提取自然环境中多感官体验的一系列情感关键词，但由于信息量大，概括总结的词频具有挑战性。

2)研究结论的差异性。

文献分析发现，交互感知裨益与单维感知的结论并不一致。Pheasant等发现人们对某些仅视觉刺激的自然水景宁静感评分高于视听刺激[13]。Song等通过虚拟森林环境试验，表明视嗅刺激在环境复愈效果上具有累加效应[14]。其他研究也证实，在视听嗅等多感交互的自然环境中，气味是提升声景舒适度的关键因子[15]。然而，实际环境中的气味具有散布的特点，且人们对气味有显著的适应现象[16]。一些研究却发现了嗅觉刺激在感知福祉上的消极影响。如吴晓云等发现景观美观度越高，沟叶结缕草与桂花气味在提高景观满意度的能力上就越低[17]。由此可知，多维感知的数量与裨益并非简单的正向线性关系。尽管感官交互的复杂效应早已证实[18]，但于城市景观规划设计实践而言，如何面对紧缺的绿地资源最大化发挥其感知裨益，仍需以实证研究为基础的规律探究。

3)主要影响的因素。

基于自然环境的视听嗅多维感知交互体验对城市居民福祉的影响可概括为自然环境本身特征及受访者差异的三方面因素，具体包括以下几方面。

(1)环境中的自然要素(如植物、动物、空气等)是其发挥积极感知裨益的多感刺激源。

Dai等发现年轻人在游览体验公园环境时，其在多感知维度上较为关注植物的视觉刺激，树叶声的听觉刺激及花香等植物气味带来的嗅觉刺激[19]；Ding等通过爬取关于山地公园的社交媒体评论的方法，得出影响感知裨益较高的自然要素，如动植物提供的视觉刺激，水与空气提供的嗅觉刺激[11]。值得注意的是，居民在这些自然良好环境中对自然气味较敏感，如新鲜空气和植物香气等[12]。朱玉洁等通过研究自然环境中声景对视觉注意力的影响，发现鸟鸣的感知程度越高，人们的平均注视时间越多[20]。

(2)自然环境构成的一致性，有利于其发挥积极的感知裨益。

在自然环境中，和谐连贯的感官刺激内容有助于人们获得自然环境更全面的信息，并通过吸引人的注意力来冲抵消极情绪进而获得积极的感知裨益。研究显示，和谐匹配的视听组合可帮助改善整体环境偏好和舒适度、声景舒适度等[21]。如Viollon等发现鸟声的感知质量评价在与其一致的自然环境中最高[22]；许晓青等发现视听一致的情况下被试者的听觉易引导视觉，获得感知裨益[9]；在嗅听交互研究中，Ba等发现不协调的声音刺激会影响气味的评估[23]；崔雪等在研究栀子气味和声音的单感与双感刺激组合的复愈结果对比上得出，二者具有协同与掩蔽作用[24]；在视嗅交互的研究中，Sabiniewicz等揭示了视嗅刺激内容一致性对愉悦感的作用[25]；Zhong等指出只有视觉环境自然度与嗅觉环境舒适度达到中等程度时，声景舒适度才适中[26]。

(3)具有自然认同感的居民会得到更多的感知裨益。

由于居民所体验的自然环境，除了依靠客观环境的特征本身，还取决于个体特征、文化背景和对事情的态度等社会学因素。特别是，源自过去经历或对于生态学方面的知识储备所导致的高感知能力，可能使人们通过视听嗅的体验过程得到更多的自然环境感知裨益。Aletta等发现，对绿色植物持有积极态度的居民所体验到的道路会更加安静[27]。Jeon等发现，客观环境视听特征影响只是影响着部分声景体验，个体对环境裨益的积极感知也十分关键[28]。

3.4 理论应用及机理概念框架的揭示

1)研究理论的应用。

该领域以多维感知交互出发，运用的相关理论较为丰富，主要包括以下几方面(表1)。

前景避难理论(Prosepct-Refuge Theory，PR)认为原始刺激是生存的基础，人们喜欢可以满足其需求的环境。对于祖先而言，寻找水源需要满足视觉刺激，而听觉与嗅觉刺激则提供线索以证明其存在[29]。

注意力恢复理论(Attention Restoration Theory，ART)认为自然环境中一些具有吸引力的特征通过引起非定向注意力来减少定向注意力带来的疲劳[30]。

压力减轻理论(Stress Reduction Theory，SRT)指出，人类在应付压力时，会依赖于自然中一些环境特征。如对开敞空间和某种植被等的先天反应或偏好，则是源自一种进化适应机制[31]。

景观偏好矩阵理论(Preference Matrix)认为人们对景观的即时推断理解和探索的需求尤为重要，并提出连贯性、复杂性、易读性和神秘感四维度作为偏好的基础[32]。

声景理论(Soundscape)强调声景中最重要的因素是人们如何感知和评估声环境，而人们对于声音“上下文”(context)的定义和理解离不开其所在的视觉环境[21]。

嗅景理论(Smellscape)认为气味同视觉景观一样是一种空间秩序，具有碎片化、偶发性等特点，形成了“人-气味-环境”的感知关系[33]。

景感生态学理论(Landsenses Ecology)强调景观离不开各种感官的物理感知，并在此基础上形成的心理反应。景感要素通过不同组合来实现不同的感知裨益[34]。

扎根认知理论(Grounded Cognition)认为感官是产生基础认知的起点，随后个体产生意识和理解，人们对环境是一种具体的感知，支撑了全方位的感官刺激是情感裨益产生的根本原因[35-36]。

场所依恋理论(Place Attachment)指个体与特定地点或环境的强烈情感联系。自然环境下的多感官刺激的特定组合与环境体验的主题、访问动机和展开的活动有关，进而有助于形成难忘的体验[37-38]。

2)研究机理的概念框架。

基于上述研究理论的梳理，发现自然环境通过人体多维感官的感应进而获得个体乃至社会裨益的机理可理解为是“刺激-有机体-反应”(Stimulus-Organism-Response，SOR)的过程，该理论原指外界刺激(S)引发个体的情绪反应(O)再作用于行为反应(R)的过程[39](图7)。

图7 视嗅听多维感知的自然环境对城市居民福祉机理框架

(1)刺激。

自然环境提供多维感官刺激，通过扮演着不同的角色，融入视听嗅多维感知的主客观环境指标中，其中客观指标是由仪器测得的一系列由自然环境提供多感官刺激源的环境指标，如香农多样性指数及整体环境的声压级等[8，28]；主观指标则用于形容感知特征和属性，如视景审美质量、声景感知情感质量、气味环境的感知舒适度等[27]，反映着居民多维度感知下的环境使用心理需求。

(2)有机体。

“有机体”指环境的使用者，其群体特征、环境使用特征和感知特征是居民体验、定义和理解自然环境的重要影响因素，往往决定着环境感知特征的具体效益。作为环境使用者的城市居民，既接受自然环境中的视听嗅多维感官刺激，又以其自身社会文化的属性，作用于该“刺激”效应。其主要包括人口社会特征、环境使用特征和感知时长等。可见，有机体是实现感知裨益的前提条件。

(3)反应。

“反应”即人们在自然环境中多维感知福祉的具体“感知裨益”的结果。这些感知裨益包括心理反应如情绪感受[40]，生理反应如交感神经活动和大脑信号波动等[41]，认知能力如在认知任务中的表现[42]，以及对被试者面部、身体等行为的观察和测量得出的行为表现[43]。进一步的，多维度感知中的“偏好”“满意度”“舒适度”等指标也可看作感知裨益的一部分。

4 结论与展望

本研究通过梳理基于自然环境的视听嗅多维感知交互体验对城市居民福祉进行研究，以期为今后构建以福祉为导向的城市自然环境建设提供理论基础与实践方法。鉴于自然环境影响福祉的机制是复杂的，未来研究还应从以下四方面进行深入探索。

1)自然环境提供感知裨益的根本驱动因素有待深入挖掘。

自然环境感知裨益的驱动因素依赖于具体研究所涉及的各个指标。然而，在这些指标的基础上仍需深入思考，即不仅让自然环境与其他环境，或自然环境下属环境之间产生异质性，而且又能集中于多维感知刺激来源。

2)探究具有人为干预特点的自然环境感知裨益，并转译为设计语言。

部分研究也肯定了非自然要素的价值，如人造声若更容易识别，频率变化更慢且不刺耳，则有可能提高居民的注意力[44]。此外，多感官的自然环境并不总是给居民带来裨益的[45]。因此，自然环境景观要素与非自然环境要素以怎样的方式和程度耦合，量化人为干预要素和自然环境要素，并在感知尺度下，将其转译为设计语言需要未来深入研究。

3)从跨学科的角度加深对感知裨益指标的理解。

一方面，对于指标本身的理解有待加强，如随着复愈性景观的相关研究发展，需要研究人员正确理解“压力”的复杂性[46]。另一方面，一些指标的变化可能局限于测量方式的影响[47]。这需要未来研究人员对感知裨益有全面深入的掌握，熟知各指标稳定性的影响因素，明确在不同指标出现分歧时如何取舍，以避免得出片面的结论。

4)重视“时长”等动态因素的影响。

在所纳入的涉及“反应”的生理心理等指标测量的文献中，报告感知时长在4s～20min不等，其中以1、3和5min最为常见[41]。因此，未来研究应着眼于合理的环境刺激时长区间，以期不仅能探测被试者的生理心理变化，又能避免被试者产生认知疲劳而干扰试验结果的风险。

不可否认，游览体验是一个动态的过程，在此期间，感知时长则是一个不断累积的变量。目前研究多采用横向设计，而就绿地的使用和访问而言，环境的感知者以怎样的频率和时长感知多维自然的本身，进而最大化发挥其感知裨益，需要未来深入探究。

注：文中图片均由作者绘制。