冠頂式步道對游客生理心理健康影響研究

陳智龍，李承康,寧春嬌,黃啟堂

(福建農(nóng)林大學園林學院，福建 福州 350002)

伴隨著我國城市化發(fā)展的進一步深入，城市人口數(shù)量逐年增加，社會競爭壓力不斷增大，人們維持身心健康的意愿不斷增強，由此，恢復性環(huán)境的建設(shè)就成為城市景觀設(shè)計的重要部分。冠頂式步道[1]是最早于20世紀80年代晚期出現(xiàn)在歐美部分國家的以支撐結(jié)構(gòu)將步道安置在距離地面高12—40 m的空中，以便人們穿行于林冠層中的線形無障礙步道系統(tǒng)。自20世90年代起，冠頂式步道之設(shè)計愿景由原本以提供科研活動場地的基本需求逐漸導向滿足游人觀景游憩、休閑鍛煉、科教文娛的需要[2]。相較于國外，我國冠頂式步道研究尚處在起步階段，相關(guān)理論研究及實踐案例短缺。福州的福道是國內(nèi)首條城市冠頂式步道，始建于2016年，為公眾提供了與自然林近距離接觸的珍貴體驗，為城市生活和游人感知注入了活力[3]。曾真等[4]探究了福道游人的行為特征與游憩動機，通過分析各類人群的人口統(tǒng)計學特征和游憩行為的區(qū)別，總結(jié)了針對游客的游憩動機和行為特征的城市綠道現(xiàn)狀優(yōu)化策略。林月彬等[5]運用以“W-F定律”、GST法和AHP法聯(lián)合確立的研究方法，對福道的景觀環(huán)境狀況展開研究發(fā)現(xiàn)，福道及周邊自然環(huán)境優(yōu)異，能夠較好地滿足民眾的觀景游憩與放松健身的需求?，F(xiàn)對福道相關(guān)的研究主要集中在景觀質(zhì)量評價、微氣候環(huán)境研究等[6]，而關(guān)于恢復性環(huán)境的研究相對較少。近年來，眾多學者對城市公園、城市街道等空間的恢復性環(huán)境進行了研究[7-8]。冠頂式步道作為國內(nèi)新型的城市綠色步道，其優(yōu)質(zhì)的林冠層視覺效果與高度自然的氣候環(huán)境有益于人體身心健康的恢復，同時也對人們的環(huán)境偏好起著積極的影響。

在目前的情緒生理反應研究中，生理指標的測量通常借助儀器來測定，通過量化指標來判斷人體在外部環(huán)境變化下的生理反應，心率數(shù)據(jù)(HRV)是心率變異性，HRV是公認的測量應激水平的可靠指標[9]。皮膚電活動是人體的特性，它會導致皮膚的電特性的持續(xù)變化，皮膚電信號反映的是皮膚表層的汗腺活動強度，相關(guān)研究[10-11]表明人體清醒時皮膚電均值較大，當情緒急躁時均值顯著上升。因此本研究選取HRV作為表征被試者疲勞的心電指標，EDA作為表征被試者疲勞的皮膚電指標。

本研究以福州市冠頂式步道為例，對其具有相關(guān)環(huán)境特征的空間進行拍攝取樣。在篩選具有代表性的實景照片后，挑選40名被試者通過心理恢復性評價問卷結(jié)合ErgoLab多導儀器試驗，采集皮電數(shù)據(jù)(EDA)以及心電數(shù)據(jù)(HRV)和恢復性評價得分，分析冠頂式步道不同空間視覺與被試者生理心理感知的差異。并從綠視率、自然程度、物種豐富度3個因素考慮，挖掘具有良好恢復性效果的步道空間景觀特征，分析環(huán)境偏好與心理健康感知的關(guān)系，旨在討論如何營建更具有恢復性效果的冠頂式步道環(huán)境景觀，并豐富冠頂式步道的恢復性效果量化研究，為冠頂式步道的建造作出一些積極的嘗試。

1 研究對象與試驗問卷設(shè)計

1.1 研究地點選擇

本研究選取福州的福道與金雞山公園步道作為主要研究區(qū)域。福州福道采用全國首創(chuàng)鋼架鏤空設(shè)計，環(huán)線總長約19 km，貫穿福州五大公園，是福州市首條城市山水生態(tài)觀景廊道；金雞山公園位于福州晉安區(qū)金雞山麓，總占地面積約110 hm2。其保留著自然山林的原始風貌，負氧離子濃度高，空氣清新，是福州市城區(qū)少有的山野情趣濃郁的公園區(qū)。福州市區(qū)現(xiàn)有的冠頂式步道游客資源量大，游憩設(shè)施建設(shè)比較完善，涵蓋的空間類型較為多樣，能夠為研究提供充足的樣本。

1.2 空間樣本選取

由于不同攝影設(shè)備所拍攝的照片存在一定的色差，以及為了避免其他客觀因素帶來的影響，本試驗所使用的景觀照片均為作者親自拍攝。2020年秋季選晴朗的天氣，在福道、金雞山公園步道進行調(diào)研，分別踩點記錄，現(xiàn)場拍照選取正光橫向取景，視線高度保持在1.70 m。為避免過多環(huán)境因素對各空間類型的體驗造成影響，故在選取樣本空間時盡量選擇空間視覺主體面積占畫面50%以上，且畫面中環(huán)境內(nèi)容較為單純的照片，共有初步樣本300余張景觀照片供試驗篩選。由于人的視距不同，所得到的生理感知也不盡相同，此次試驗照片分近景和遠景2種視距拍攝。在同一視距中每類空間選取綠視率有明顯差別的低、中、高3個層次的照片，每個層次分別有3張照片，避免被試者重復觀看同一張圖片會引發(fā)視覺審美疲勞，見圖1。冠頂式步道照片組有冠頂式近景低綠視率1—3、冠頂式近景中綠視率1—3、冠頂式近景高綠視率1—3、冠頂式遠景低綠視率1—3和冠頂式遠景中綠視率1—3、冠頂式遠景高綠視率1—3共18張照片。

1.3 試驗問卷設(shè)計

在本次試驗中，主觀評價問卷設(shè)計主要組成包括3個部分。第1部分為被試者背景資料，內(nèi)容包括年齡、性別、學歷、涉及專業(yè)；第2部分為景觀特征評價，包含綠視率、近自然程度、物種豐富度、喜好度共4個維度，并用簡潔語言表達，共設(shè)置1—7分7個選項供被試者打分；第3部分為被試者恢復性感知評價調(diào)查。對評價內(nèi)容進行描述時，需確定該內(nèi)容的評價維度，并在各維度下設(shè)置若干子項目，即評價指標。依據(jù)具體的研究假設(shè)，語義評價指標包含若干對反義形容詞。

以 Kaplan 夫婦提出的“遠離”“延展”“迷人”和“相容”4類恢復性環(huán)境特點為評價維度[12]，同時參考國內(nèi)其他研究者設(shè)計的量表，最終選用“放松緊繃心情”“使人印象深刻”“被有趣事物吸引住”以及“感到自得其樂”這4種描述來進行感受的釋義。以恢復性評價量表的評分結(jié)果作為基本的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對應不同特征的冠頂式步道空間，通過SPSS處理技術(shù)的統(tǒng)計分析，如描述性統(tǒng)計、Pearson相關(guān)分析等，得出相關(guān)研究結(jié)論。從而探究不同空間步道對游人心理健康的影響。

1.4 數(shù)據(jù)獲取與處理

數(shù)據(jù)的獲?。荷斫】禂?shù)據(jù)的收集是在確定被試者狀態(tài)并佩戴好儀器之后，先觀察儀器中被試的生理數(shù)據(jù)波形，趨于穩(wěn)定后進入正式的數(shù)據(jù)采集。試驗場地選擇環(huán)境隔音效果良好、面積約50 m2的套間，里間為被試體驗區(qū)，外間為試驗監(jiān)控區(qū)。里間內(nèi)設(shè)電腦顯示屏，人體工學座椅，其中電腦顯示屏尺寸為28吋創(chuàng)維4K顯示屏。外間設(shè)有信息采集電腦及通訊設(shè)備。主要采用的實驗儀器為北京津發(fā)科技研發(fā)的ErgoLAB智能穿戴人因生理記錄儀。相關(guān)研究[13-14]證實該儀器可實時檢測人體的血氧含量、心跳速度、心電變化、皮電變化、脈搏變化、體溫等生理指標，本研究所用到的模塊是心電及皮電中的HRV和EDA模塊，隨后由ErgoLAB軟件自帶處理轉(zhuǎn)換后以數(shù)值的形式在Excel表格上呈現(xiàn)；心理健康數(shù)據(jù)獲取主要是在福州市召集40名志愿者，在剔除8名被試者因質(zhì)量有問題的數(shù)據(jù)后，收集余下的32組問卷有效數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的處理流程：在試驗前1 d對試驗環(huán)境進行整理，確保硬件設(shè)施正常穩(wěn)定可以使用。試驗當天確認被試者狀態(tài)，在被試者坐定后，幫助其佩戴儀器。EDA 監(jiān)測模塊采用干電極接觸式，統(tǒng)一配戴于被試者左手食指與中指的指肚部位；HRV 監(jiān)測模塊同樣采用干電極接觸式，夾戴于被試者左耳耳垂部位；監(jiān)測信號通過WiFi 無線傳輸至傳感器接收端。在ErgoLab 3.0 軟件中檢測指間皮電與耳間脈搏信號是否正常接收，校準后，被試者以舒適姿態(tài)放置手臂與手部，試驗時保持不動，主試通過實驗室窗口示意，待生理數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定后，提示被試者張嘴、眨眼、閉上眼睛或者大幅度擺動手臂，以檢查生理數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)波動。佩戴儀器結(jié)束后向被試者闡述試驗過程及注意事項，幫助被試者進入實驗所需狀態(tài)。先觀察被試者的生理數(shù)據(jù)波形，趨于穩(wěn)定后進入正式的數(shù)據(jù)采集。試驗播映中出現(xiàn)景觀照片時需要被試者進行身臨其境的場景想象及空間體驗，出現(xiàn)空屏時被試者須放松神經(jīng)。由于個體之間會產(chǎn)生信號偽跡，因此在試驗過程中，全程有人員對試驗者的精神狀態(tài)和行為進行記錄。

生理健康數(shù)據(jù)由ErgoLAB軟件以Excel形式導出，再經(jīng)由IBM SPSS Statistics 25 軟件進行分析，具體包含描述性分析、單因素方差分析、事后檢驗、相關(guān)性分析等。心理健康數(shù)據(jù)使用試驗問卷中的第3部分結(jié)果，從4個維度方面采用IBM SPSS Statistics 25 進行統(tǒng)計，使用描述性統(tǒng)計方法、單因素方差分析方法、事后檢驗方法、相關(guān)性分析方法進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冠頂式步道對游人生理健康影響分析

為了能夠直觀地展示和比較冠頂式步道對游人生理健康的影響，通過SPSS25.0中的數(shù)據(jù)分析方法對被試者沉浸在冠頂式步道照片環(huán)境中的皮膚電導水平(EDA)和心率(HRV)2類生理數(shù)據(jù)(見表1)進行數(shù)據(jù)分析。

表1 冠頂式步道生理數(shù)據(jù)均值統(tǒng)計

由表1可知，冠頂式步道下18張照片中，32名被試驗者的HRV均值在80左右。其中冠頂式步道遠景高綠視率(冠遠高)3所對應的HRV均值最高，達到82.78；冠頂式步道遠景低綠視率(冠遠低)1所對應的HRV均值最低，為79.28。32名試驗者的EDA均值數(shù)值在0.6左右，其中作為對照組的非冠頂式步道空白屏(指導語1)EDA均值最高，達到0.72；冠頂式步道近景高綠視率(冠近高)1所對應的EDA均值最低，為0.61。

研究將冠頂式步道近景低綠視率(冠近低)、近景高綠視率(冠近高)、近景中綠視率(冠近中)、遠景低綠視率(冠遠低)、遠景高綠視率(冠遠高)、遠景中綠視率(冠遠中)6個類別與指導語類別數(shù)據(jù)進行均值計算。具體結(jié)果見表2，箱圖見圖2。

圖2 冠頂式步道生理數(shù)據(jù)箱圖

表2 冠頂式步道類別生理數(shù)據(jù)均值

由表2可知，冠近低類別HRV均值最高(為81.61)，冠遠中類別HRV均值最低(為80.20)；其次，指導語類別EDA均值最高(為0.69)，冠近低、冠近高、冠近中、冠遠低4類所對應的EDA均值同為最低(為0.63)。均值較高，說明被試者的情緒此時處于較急躁狀態(tài)，這里看出作為對照的空白屏測出被試者的數(shù)據(jù)是最高的，而風景照片使被試者的情緒慢慢平穩(wěn)。所以被試者在看到風景照片時身心處在恢復中，但是從數(shù)據(jù)來說，哪類空間恢復性最好，表現(xiàn)并不顯著。

由圖2可知，冠頂式步道6類照片與指導語的HRV均值總體水平相差不大，且HRV值較為穩(wěn)定，極少出現(xiàn)離群值。而冠頂式步道6類照片與指導語的EDA均值雖然總體水平也相差不大，但是樣本數(shù)據(jù)中離群值較多，這可能是由個人生理水平不可控制的差異所致，被試者的皮電活動水平并不都在一個數(shù)值上波動。

對HRV與EDA生理數(shù)據(jù)在冠頂式步道6類照片與指導語的分組組間進行比較，分析其差異性結(jié)果。在進行分析前應對數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗，經(jīng)檢驗數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，應采用ANOVA單因素方差方法進行檢驗分析，若ANOVA結(jié)果顯示組間比較具有顯著差異性，則查看其多重比較結(jié)果。具體差異性分析結(jié)果見表3。

表3 冠頂式步道生理數(shù)據(jù)ANOVA

由表3可知，HRV與EDA在冠頂式步道6類與指導語組間雖然均值有波動，但均無顯著差異(P>0.05)。此外對冠頂式步道HRV與EDA進行皮爾遜相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)為-0.138，且P值顯著(P<0.05)。說明冠頂式步道下的HRV與EDA之間具有顯著負相關(guān)，當試驗組在觀察冠頂式步道相關(guān)照片時，HRV有一定上升，EDA則會略微下降。

2.2 冠頂式步道對游人心理健康影響分析

使用問卷中的第3部分結(jié)果，并以4個維度的方向進行分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)果在統(tǒng)計學意義上具有顯著相關(guān)。為了比較冠頂式步道的不同空間類型的恢復性作用，使用描述性統(tǒng)計方法、單因素方差(ANOVA)分析方法、事后檢驗方法、相關(guān)性分析方法。通過計算感知恢復中每類空間的恢復性特征維度得分及總分，得分高的空間類型即為相對更具有恢復性的空間類型，詳見表4。

表4 冠頂式步道空間感知恢復性總體評價得分

方差齊性檢驗及單因素方差分析結(jié)果顯示見表5—6，6類冠頂式步道恢復性評價總分差異顯著[F(5，570)=4.896，P<0.001]，說明6類冠頂式步道空間的恢復水平具有顯著差異。LSD檢驗顯示如表7，冠頂式步道近景低綠視率空間和冠頂式步道近景高綠視率空間的恢復性總分差異顯著(P<0.05)，與冠頂式步道近景中綠視率空間的恢復性總分差異顯著(P<0.05)；冠頂式步道近景高綠視率空間和冠頂式步道遠景低綠視率空間的恢復性總分差異顯著(P<0.05)，與冠頂式步道遠景高綠視率空間的恢復性總分差異顯著(P<0.05)，與冠頂式步道遠景中綠視率空間的恢復性總分差異顯著(P<0.05);冠頂式步道近景中綠視率和冠頂式步道遠景低綠視率的恢復性總分差異顯著(P<0.05)，與冠頂式步道遠景高綠視率空間的恢復性總分差異顯著(P<0.05)，與冠頂式步道遠景中綠視率空間的恢復性總分差異顯著(P<0.05)；而這6類冠頂式步道空間的其他兩兩組合的恢復性總分則沒有顯著差異(P>0.05)。

表5 空間感知恢復性維度數(shù)據(jù)方差齊性檢驗

表6 空間感知恢復性維度數(shù)據(jù)ANOVA

表7 LSD 多重比較

如表4，從總體得分來看，6類冠頂式步道空間恢復性效應大小順序為冠頂式近景高綠視率空間>冠頂式步道近景中綠視率空間>冠頂式步道遠景中綠視率空間>冠頂式步道遠景高綠視率空間>冠頂式步道遠景低綠視率空間>冠頂式步道近景低綠視率空間。冠頂式步道近景高綠視率空間在遠離性、迷人性、相容性3個維度得分均為最高，分別為5.41±0.97，5.15±0.94，5.34±0.95。這是由于冠頂式步道近景高綠視率空間步道一般處于大面積樹林庇護之下，給人置于世外桃源之感；而冠頂式近景低綠視率空間的人工因素較其他的空間類型相對較多，因此舒緩情緒的效果較弱。此外，冠頂式步道由于其地理位置獨特，多環(huán)繞于山體，立于半空之中，給游人一種脫俗觀景之感，游人們更希望在如此獨特環(huán)境中“置身世外”，而冠頂式步道的近景高綠視率空間給予了游人最認可的冠頂式步道游覽環(huán)境。

2.3 不同景觀特征下步道心理健康影響分析

從表8可知，冠頂式步道的綠視率、近自然程度、物種豐富度、環(huán)境偏好都與身心健康感知的4個維度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。說明在步道空間中，綠視率越高，步道使用者的身心健康感知程度就越高，這也印證了冠頂式步道對游人生理健康影響分析的結(jié)果。良好質(zhì)量的植物環(huán)境，可以幫助使用者恢復身心健康；而近自然程度越高，步道使用者的身心健康感知程度就越高。環(huán)境愈生態(tài)自然，使用者恢復性感知程度愈高，不太多人工因素的環(huán)境能夠引發(fā)使用者的探索興致，自然的環(huán)境元素對使用者緩解壓力有一定促進效應；物種豐富度越高，步道使用者的身心健康感知程度就越高，豐富的植物種類及層次結(jié)構(gòu)對使用者放松有著明顯的促進作用，這也要求在冠頂式步道設(shè)計過程中盡量對植物的種類配置進行優(yōu)化，豐富植物的層次結(jié)構(gòu)；步道使用者的環(huán)境偏好也與身心健康感知程度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。根據(jù)前人研究成果[15]，如果游憩者所處的環(huán)境是其所偏好的，就會引發(fā)個體對環(huán)境的適應性依賴，進而增進場所認同感。當游人處于自己認同的環(huán)境中，更容易引起對環(huán)境的共鳴，進而產(chǎn)生逃離世俗、減緩壓力的感覺，促進身心健康，這點也印證了前人的成果。

表8 冠頂式步道景觀特征與恢復性感知的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

(1)對于冠頂式步道空間來說，當游人處于安靜狀態(tài)下感受不同類型的環(huán)境之時，綠視率較高的步道對游人的身心健康有著良好的影響，而視距較近得到高綠視率景色對游人而言更有助于身心健康的恢復。

(2)從選取的步道空間的維度中分析可知：首先驗證了綠視率在步道環(huán)境中對游人身心健康影響，其次認為物種豐富度以及自然程度越高，則其步道景觀對于身心健康的影響更加良好。而步道景觀的身心健康恢復效果越好則游人對此步道的場景偏好也就越高，對此步道景觀產(chǎn)生更強烈的認同。

(3)在生理測量的過程中，并未發(fā)現(xiàn)游人在觀看各類風景的皮膚電導水平以及心率變異性數(shù)據(jù)與基線的皮膚電導水平以及心率變異性數(shù)據(jù)有顯著性差異，這是由于個人體質(zhì)的差異影響到對身心恢復的數(shù)據(jù)波動，以及被試者眼睛在觀看過程中的不可避免的審美疲勞以及生理疲勞產(chǎn)生，但并不代表否定了注意恢復理論的存在，這是因為EDA數(shù)據(jù)在整理過程中的確發(fā)現(xiàn)被試者在觀看步道照片后的EDA值都低于空白屏的EDA值，可推斷觀看步道景觀確有對被試者產(chǎn)生良好身心健康影響，但各景觀的數(shù)據(jù)之間并無顯著性差異。根據(jù)前人文獻描述[16]，身心健康或恢復性感知方面的實證研究，一般都是采用先損耗有意注意，然后讓被試者接受自然/人造環(huán)境條件的處理來檢驗其有意注意的恢復。而隨著科技的發(fā)展，在人的意識收到了大量消極的外部因素信息后，已經(jīng)可以證實人可以從無威脅的自然環(huán)境中獲得恢復感知。但在人體本身的常態(tài)下，獲得感知的部分由于目前儀器的精度以及人無法克制住自己本身隨著時間的生理疲勞而未能準確檢測。根據(jù)已有研究[17-18]，在有干擾環(huán)境中，保持注意力穩(wěn)定在目標任務上，是一種自我控制行為，需要損耗自我控制資源，是不可避免的行為。有理由假設(shè)，游人若是在自己觀看風景狀態(tài)下，有可能在生理數(shù)據(jù)上呈現(xiàn)理想波動，產(chǎn)生恢復性感知。但在試驗過程中，由于告知被試者當前進行的是一項生理實驗，迫使被試者產(chǎn)生自我控制行為，干預了焦慮對情緒的控制，導致生理數(shù)據(jù)呈不顯著相關(guān)。而觀察數(shù)據(jù)顯示，確有被試者的EDA和HRV數(shù)據(jù)呈上升趨勢，即在觀看過程中曾經(jīng)產(chǎn)生過急躁或疲勞情緒，可證明此觀點。有研究認為這種積極情緒和壓力降低體驗的顯著關(guān)系只限于無威脅性的自然環(huán)境中。但對現(xiàn)代人來說, 所保留的這種由無威脅性自然環(huán)境引起的壓力，其恢復的進化機制是無法適應城市或人造建筑環(huán)境的。當個體處于城市或建筑環(huán)境中,需要耗費更多的認知加工資源,需要更多的應對或適應努力,這種加工或適應需求,可能導致個體的認知資源超過負荷,阻礙壓力的恢復，致使生理數(shù)據(jù)在本試驗中有人工因素加入步道空間景觀,而呈現(xiàn)不顯著相關(guān)。

4 結(jié)語

在針對冠頂式步道對游人生理心理健康的影響研究當中，缺少對樣本內(nèi)更加細致的環(huán)境要素進行比較分析，例如水域占比、硬質(zhì)鋪裝占比等因素對于身心健康感知之間的關(guān)系，缺少更具體的說明，這點在日后可以改進。目前冠頂式步道的規(guī)劃設(shè)計暫且停留在實踐探索層面，對游人生理心理健康的使用需求考慮并不充分，通常是能開路則定路，自然環(huán)境資源得不到充分的利用。因此從環(huán)境心理學和身心健康感知方面對冠頂式步道的恢復性效應進行研究，既能減少步道設(shè)計過程中的環(huán)境資源浪費，提高步道空間的使用價值，又可以幫助緩解焦慮人群的心理壓力，同時為冠頂式步道的建設(shè)與推廣梳理出值得借鑒的有效措施。

未來可能在該領(lǐng)域上做出更多研究探討：(1)對空間類型進行進一步細化，豐富步道的研究體系，更加有針對性提出提升策略。(2)增加實證研究，對步道中游人身心健康感知進行更普遍且精準的生理測量，找出特征規(guī)律。(3)對步道的環(huán)境特征進行更加全面的體系建立，不斷修正和完善，形成完整的設(shè)計參考。(4)與更多相關(guān)學科進行交叉探討，探索適用于我國的步道規(guī)劃管理辦法和設(shè)計指南。