張 琳 劉蘇燕 賈 虎 張廷華

1 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院 上海 200092

2 上海市公園管理事務(wù)中心 上海 200023

3 上海辰山植物園 上海 201602

從2003 年的SARS 病毒到2019 年的新型冠狀病毒， 人們愈加意識(shí)到城市公共環(huán)境健康對(duì)促進(jìn)人類社會(huì)發(fā)展的重要性。 嚴(yán)峻的疫情之下， 城市綠化與公共健康的內(nèi)在關(guān)系和作用機(jī)制也更值得深入思考。 目前， 許多專家學(xué)者對(duì)健康導(dǎo)向的風(fēng)景園林進(jìn)行了相關(guān)研究， 探求生理、 心理及社會(huì)健康一體的公共健康環(huán)境。 但由于綠色開放空間的健康作用及其效用過程尚未明確， 很難將健康的相關(guān)理念有效地與綠色開放空間的設(shè)計(jì)相結(jié)合[1]， 因此更需要大量科學(xué)的、 定量的實(shí)驗(yàn)測試以支撐和完善相關(guān)研究。

本文以上海社區(qū)公園為研究對(duì)象， 通過對(duì)影響人體壓力值生理指標(biāo)的實(shí)測和對(duì)比， 分析社區(qū)公園景觀設(shè)計(jì)對(duì)居民健康的影響， 發(fā)現(xiàn)有利于公共健康需求的社區(qū)公園環(huán)境特征， 從而建立社區(qū)公園健康效用與景觀設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系， 探討提高社區(qū)公園健康性的設(shè)計(jì)策略。

1 社區(qū)公園對(duì)城市公共健康具有重要意義

建設(shè)和發(fā)展“健康城市” 是實(shí)現(xiàn)黨的十九大提出的“健康中國戰(zhàn)略” 的重要組成部分，而健康導(dǎo)向的風(fēng)景園林強(qiáng)調(diào)的正是以城市綠色空間引導(dǎo)健康生活方式、 以健康的生活方式預(yù)防疾病的產(chǎn)生[2]、 建立“設(shè)計(jì)推動(dòng)的積極生活”體系[3]。 社區(qū)公園作為用地獨(dú)立、 具有基本的游憩和服務(wù)設(shè)施， 能夠?yàn)橐欢ㄉ鐓^(qū)范圍內(nèi)居民就近開展日常休閑活動(dòng)服務(wù)的綠地， 是城市形成開放性、 可達(dá)性、 親民性公園體系的重要組成部分， 能夠滿足居民親近自然、 鍛煉身體、緩解壓力的生理和心理需求， 是建設(shè)健康城市的重要載體。 截止2018 年底， 上海有公園300座， 其中社區(qū)公園233 座， 優(yōu)化社區(qū)公園的景觀設(shè)計(jì)、 促進(jìn)城市生態(tài)環(huán)境良好和居民生命健康是一個(gè)具有緊迫性的研究課題。

城市公園對(duì)公共健康的積極性影響已在大量研究中得到證實(shí)。 城市綠地與城市居民的生活質(zhì)量正相關(guān)[4]: 所有年齡和性別的人對(duì)綠色空間都有很高的偏好， 在綠色區(qū)域具有更加開放和更輕松等特征[5]； 城市公園是居民接觸自然環(huán)境最直接有效的場所[6]， 公園中的自然景觀具有使人注意力恢復(fù)(ART)[7]、 壓力減少(SRT)[8]的作用，其恢復(fù)體驗(yàn)與在自然環(huán)境中的恢復(fù)效果類似， 是促進(jìn)人群健康恢復(fù)的重要資源[9]； 公園綠地能夠使人的情緒得到放松、 血液含氧量增加、 心肺功能有所改善[10]， 從而減少過激行為、 緩解精神疲勞、 提高居民處理問題的能力[11]； 社區(qū)公園中的草地、 灌木、 喬木、 花卉、 水體、 置石、 山體坡地和動(dòng)物等具有高恢復(fù)性潛能[12]， 自然性因子、感知性因子、 休息性因子和活動(dòng)性因子等4 個(gè)維度都證明社區(qū)公園對(duì)緩解人群精神壓力具有積極作用[13]， 可提升社區(qū)居民的健康水平。 進(jìn)而， 基于神經(jīng)科學(xué)與建筑學(xué)的結(jié)合闡述風(fēng)景園林的康復(fù)原理、 指導(dǎo)了康復(fù)景觀的設(shè)計(jì)[14]， 提出了康復(fù)花園中植物環(huán)境與人體健康的密切關(guān)系和康復(fù)作用[15]。

在研究方法上， 主要以問卷調(diào)研等主觀分析為主， 隨著風(fēng)景園林學(xué)與心理學(xué)、 行為學(xué)、 醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺注意機(jī)制前沿研究成果的交叉[16]， 利用現(xiàn)代技術(shù)手段監(jiān)測景觀環(huán)境下被試者生理指標(biāo)的相關(guān)方法也得到應(yīng)用， 并取得了一些研究成果:如運(yùn)用眼動(dòng)儀、 皮電傳感器、 精神壓力分析儀、生物反饋中間系統(tǒng)等儀器設(shè)備， 捕捉不同景觀要素下人體溫度、 皮電、 心率、 皮質(zhì)醇、 血容積脈波等生理指標(biāo)的變化， 以測定景觀要素對(duì)人注意力和壓力水平的影響[17]； 通過腦電波測試實(shí)驗(yàn)者觀看不同類型景觀圖片的反應(yīng)， 發(fā)現(xiàn)森林景觀、廣場鋪裝、 水景、 植物群落對(duì)實(shí)驗(yàn)者身心健康的影響[18－19]； 通過手臂肌電值測試自然景觀對(duì)老年人及青少年抑郁癥患者的療效等[20]。

2 研究方法

綜上， 壓力是衡量人體健康的一個(gè)重要指標(biāo)，降低壓力水平是城市綠地對(duì)公共健康產(chǎn)生影響的重要途徑。 醫(yī)學(xué)研究表明， 人體壓力指標(biāo)可以通過儀器進(jìn)行測量: 當(dāng)個(gè)體面對(duì)壓力時(shí)， 交感神經(jīng)被喚起， 從而表現(xiàn)出心跳加快、 血壓升高、 呼吸頻率加快、 皮膚導(dǎo)電性能變化等多種生理反應(yīng)[21]。 因此， 本文采取壓力值作為公共健康的測試指標(biāo)， 對(duì)居民在社區(qū)公園不同景觀環(huán)境下的壓力值進(jìn)行比較分析在理論上和研究方法上都是切實(shí)可行的。

2.1 實(shí)測地點(diǎn)

2018 年9 月—2019 年3 月， 課題組在上海社區(qū)公園進(jìn)行了1000 份問卷調(diào)研， 并結(jié)合對(duì)公園管理中心及專家的意見征詢、 與社區(qū)公園園長及周邊主要使用人群的調(diào)研訪談， 在此基礎(chǔ)上選取延春公園、 嶺南公園、 不夜城公園和中興綠地作為實(shí)測地點(diǎn)。 這4 座社區(qū)公園的使用人群構(gòu)成相似，游人到社區(qū)公園的距離、 交通方式、 停留時(shí)間和進(jìn)行的主要活動(dòng)相近。

根據(jù)公園的景觀布局和空間特征， 每個(gè)公園選取一組景觀空間作為測點(diǎn)， 每組測點(diǎn)空間中有1 個(gè)景觀要素具有明顯差異， 而其空間尺度及其他景觀變量則基本一致， 從而清晰地分析該組空間中的主要景觀變量對(duì)游人壓力指標(biāo)的影響。

2.2 實(shí)測指標(biāo)

本研究在正式實(shí)測之前進(jìn)行了樣本的生理指標(biāo)預(yù)測試， 發(fā)現(xiàn)在社區(qū)公園景觀環(huán)境實(shí)景中， 被試者的肌肉導(dǎo)電率(EMG)、 心率變異性(HRV)和指尖皮膚溫度(SKT) 反映人體壓力狀態(tài)最為顯著， 因此以該3 項(xiàng)指標(biāo)作為社區(qū)公園人體健康的主要測試指標(biāo)(表1)。 測試儀器采用ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步系統(tǒng)， 包括無線生理傳感器和基于Windows 操作平臺(tái)的生理數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)同一時(shí)間和地點(diǎn)實(shí)時(shí)的記錄、 追蹤、 分析個(gè)體的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)。

表1 生理測試指標(biāo)及其反應(yīng)機(jī)制

2.3 實(shí)測方法

課題組于2019 年6—7 月進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)測及數(shù)據(jù)收集工作。 在每個(gè)公園隨機(jī)選擇10 名被試者，被試者在年齡、 性別、 文化程度等各方面的人數(shù)比例符合公園游人的實(shí)際情況， 均身體健康， 測試前12 h 無服用咖啡因等提神藥物。 根據(jù)烏爾里希(Ulrich)[24]提出的自然景觀壓力緩解理論， 即人與自然接觸3～5 min， 生理狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變， 本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求被試者在進(jìn)入測點(diǎn)前靜坐1 min， 平復(fù)身體及情緒作為生理指標(biāo)測試的基點(diǎn)； 然后依次進(jìn)入各測點(diǎn)在每個(gè)實(shí)驗(yàn)測試空間靜坐3 min， 感受空間、 觀看周圍； 最后戴上無線生理傳感器， 用ErgoLAB 軟件平臺(tái)記錄被試者5 min 內(nèi)的生理數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

經(jīng)由ErgoLAB 人機(jī)環(huán)境同步系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、 降噪處理， 得到被試者在測點(diǎn)空間中的肌肉導(dǎo)電率、 心率變異性、 手指溫度等數(shù)據(jù)。 將40名被試者的生理數(shù)據(jù)導(dǎo)入Spss 軟件進(jìn)行均值分析和成對(duì)樣本t 檢驗(yàn)， 分析其配對(duì)樣本之間的差異性， 并繪制被試者不同生理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分布的箱線圖， 直觀反映數(shù)據(jù)差異。

3.1 不同郁閉度空間對(duì)游人壓力的影響

延春公園內(nèi)的測點(diǎn)P1 (開放空間)、 測點(diǎn)P2(半開放空間)、 測點(diǎn)P3 (私密空間) 主要分析不同空間郁閉度對(duì)游人壓力的影響。 由表2 和圖1數(shù)據(jù)分析可知: 被試者在P2 肌肉導(dǎo)電率最低， t檢驗(yàn)雙尾顯著性均小于5%， 差異極顯著； 被試者在P2 心率變異性的HF/LF 比值最低； 被試者在P1 中手指溫度最高， 其次是測點(diǎn)P2 (由于夏季氣溫高、 不同郁閉度空間小氣候差異較大， 導(dǎo)致開放空間中環(huán)境溫度最高， 因此人體指尖溫度較高)。 綜合指標(biāo)分析結(jié)果， 說明被試者在半開放空間中肌體負(fù)荷較低， 壓力最小。

表2 不同郁閉度空間被試者生理指標(biāo)

3.2 景觀水體對(duì)游人壓力的影響

嶺南公園內(nèi)的測點(diǎn)P4 (臨水亭下空間)、 測點(diǎn)P5 (無水亭下空間) 主要分析景觀水體對(duì)游人壓力的影響。 由表3 和圖2 數(shù)據(jù)分析可知: 肌肉導(dǎo)電率實(shí)驗(yàn)和心率變異性實(shí)驗(yàn)中t 檢驗(yàn)雙尾顯著性均小于5%， 差異性顯著； EMG 和HF/LF 均值顯示測點(diǎn)P4 均低于測點(diǎn)P5； 指尖皮膚溫度實(shí)驗(yàn)中配對(duì)樣本數(shù)據(jù)的雙尾顯著性在17%錯(cuò)誤率下差異性顯著， SKT 均值箱線圖表明被試者在測點(diǎn)P4 中指尖溫度較高， 身體較為放松。 綜合指標(biāo)分析結(jié)果，說明景觀水體對(duì)緩解人體壓力具有一定作用。

圖1 不同郁閉度空間被試者生理數(shù)據(jù)均值箱線圖

表3 景觀水體影響的被試者生理指標(biāo)

圖2 景觀水體影響下的被試者生理數(shù)據(jù)均值箱線圖

3.3 公園車行道路對(duì)游人壓力的影響

不夜城公園內(nèi)的測點(diǎn)P6 (人行道空間)、 測點(diǎn)P7 (車行道空間) 主要分析社區(qū)公園中不同交通空間對(duì)游人壓力的影響。 由表4 和圖3 數(shù)據(jù)分析可知: 各生理實(shí)驗(yàn)中t 檢驗(yàn)的雙尾顯著性均小于5%，樣本數(shù)據(jù)差異性顯著。 在EMG 均值箱線圖和HF/LF 均值箱線圖中， 測點(diǎn)P6 的數(shù)據(jù)明顯低于測點(diǎn)P7； 在SKT 均值箱線圖中， 測點(diǎn)P6 數(shù)據(jù)高于測點(diǎn)P7。 綜合指標(biāo)分析結(jié)果， 說明社區(qū)公園中的車行道空間會(huì)對(duì)游人活動(dòng)產(chǎn)生壓力和緊張感， 而在人行道空間中， 游人情緒相對(duì)放松， 壓力較小。

表4 不同交通車流影響下被試者生理指標(biāo)

圖3 不同交通車流影響下被試者生理數(shù)據(jù)均值箱線圖

3.4 不同材質(zhì)路面對(duì)游人壓力的影響

中興綠地的測點(diǎn)P8 (廣場磚道路)、 測點(diǎn)P9(彈石道路) 主要是分析社區(qū)公園中不同地面鋪裝材質(zhì)對(duì)通行游人的壓力影響。 由表5 和圖4 數(shù)據(jù)分析可知: 肌肉導(dǎo)電率實(shí)驗(yàn)和心率變異性實(shí)驗(yàn)中t 檢驗(yàn)配對(duì)數(shù)據(jù)的雙尾顯著性小于5%， 數(shù)據(jù)差異性顯著； EMG 均值和HF/LF 均值箱線圖表明測點(diǎn)8 的數(shù)據(jù)明顯小于測點(diǎn)9。 在指尖皮膚溫度實(shí)驗(yàn)中， 配對(duì)樣本數(shù)據(jù)的雙尾顯著性大于20%，表示對(duì)比數(shù)據(jù)無明顯差異性， 且其箱線圖中兩測點(diǎn)無明顯差異， 因此該實(shí)驗(yàn)中SKT 指標(biāo)無效， 不做參考。 綜合指標(biāo)分析結(jié)果， 說明在社區(qū)公園中，不同的地面鋪裝材質(zhì)會(huì)對(duì)游人產(chǎn)生影響， 彈石材質(zhì)道路會(huì)對(duì)游人產(chǎn)生緊張感， 而廣場磚材質(zhì)鋪裝對(duì)游人的壓力相對(duì)較小。

表5 不同材質(zhì)路面影響下被試者生理指標(biāo)

圖4 不同材質(zhì)路面影響下被試者生理數(shù)據(jù)均值箱線圖

4 結(jié)論與建議

社區(qū)公園中的半開放空間是有利于緩解精神壓力的一種空間類型， 該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Appleton 于1975 年提出的“瞭望—庇護(hù)” 理論一致。 社區(qū)公園不僅需要開闊的活動(dòng)場地， 更需要可以休息、聊天、 放松的空間， 具有一定私密性且氛圍安靜的環(huán)境感知能讓人們更好地進(jìn)行休息、 閱讀、 觀賞植物等緩解精神壓力的活動(dòng)[25－26]。 在社區(qū)公園設(shè)計(jì)中應(yīng)有效利用邊緣空間營造休憩場所， 座椅和廊架等游憩設(shè)施可沿邊緣放置， 盡量做到游人背部私密， 利用擋墻、 綠籬、 欄桿等具有隔離功能的景觀要素營造休憩空間的安全感； 通過對(duì)空間進(jìn)行分割和圍合， 形成多維度的半開放空間。

社區(qū)公園中的景觀水體具有放松身心和緩解壓力的功能， 這與康寧等人用腦電波對(duì)景觀要素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果基本一致， 水景與植物群落對(duì)人體身心健康具有積極作用[19]。 同時(shí)， 在景觀植物群落良好條件下， 水體依然對(duì)緩解被試者壓力有一定作用， 這證明水體對(duì)游人的放松效果可以疊加， 在相同的空間形態(tài)和景觀要素背景下，有水體的景觀環(huán)境具有更加積極的減壓作用。 所以， 社區(qū)公園空間營造要充分利用基地自然形態(tài)的水系， 在條件允許的情況下適當(dāng)增加水景設(shè)計(jì)；但水體不宜過分人工化， 可種植凈水植物、 設(shè)計(jì)生態(tài)水池、 結(jié)合水景打造下沉綠地和生態(tài)濕地等，在增加社區(qū)公園景觀水體的觀賞性和療愈效果的同時(shí)， 減少建設(shè)維護(hù)費(fèi)用。

公園中的車行道路會(huì)明顯增加游人的心理壓力。 不夜城公園的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果說明: 即使游人處于非車行道空間， 周圍過往車流也會(huì)增加其緊張感， 正如超負(fù)荷與喚醒理論提出的高強(qiáng)度視覺感知和噪音等會(huì)掩蓋人們?cè)镜母泄伲?或者對(duì)知覺感知造成傷害[27]。 因此， 建議社區(qū)公園的車行系統(tǒng)和游人游徑分開設(shè)計(jì)， 尤其是針對(duì)公園內(nèi)的車行道是城市道路的情況， 由于此類車行道流量大、 車速快， 設(shè)計(jì)時(shí)可考慮利用垂直空間搭建人行天橋， 減少城市車道對(duì)游人活動(dòng)的影響； 在車行道與活動(dòng)場地之間需要一定綠植隔離， 減少車流對(duì)游人視覺和聽覺上的影響。

被試者在彈石路面中行走時(shí)精神壓力會(huì)增大。石子路面對(duì)游人行走雖具有按摩等健康效益， 但同時(shí)也會(huì)影響游人的注意力、 增加游人的精神負(fù)荷。 而社區(qū)公園主要活動(dòng)人群為老年人和兒童，還包括坐在推車中的幼兒， 因此在設(shè)計(jì)中要求主園路坡度平緩、 路面材質(zhì)平整、 游人可無障礙通行， 在局部可通過小園路設(shè)計(jì)石子路面滿足游人的健身需求。

本研究的貢獻(xiàn)在于通過對(duì)社區(qū)公園不同景觀設(shè)計(jì)要素下游人壓力指標(biāo)的實(shí)測和對(duì)比分析， 找到有利于游人緩解壓力、 放松身心的景觀要素和設(shè)計(jì)模式。 在測試中選擇在社區(qū)公園實(shí)際景觀環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 有效控制實(shí)驗(yàn)的變量， 盡可能減少其他干擾因素， 從而相對(duì)準(zhǔn)確地收集被試者在真實(shí)環(huán)境中的生理數(shù)據(jù)， 為社區(qū)公園景觀的健康性設(shè)計(jì)提出了客觀、 有針對(duì)性的依據(jù)。 由于受到實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)量限制、 測試中部分外界因素難以控制等問題， 本研究還存在一定局限性， 未來將進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)， 增加景觀空間類型， 提高社區(qū)公園健康性設(shè)計(jì)及改造更新的科學(xué)性。