基于自然環(huán)境的視-聽-嗅感知交互體驗對居民福祉之研究綜述

邱 玲 齊 瑩 高 天

1 背景

高速的城市化發(fā)展迫使城市自然生境大量銳減，并伴隨著一系列如環(huán)境惡化、全球氣候變化，以及人們源于缺乏親近自然而產(chǎn)生的如精神緊張、抑郁、疲勞等問題，嚴重威脅著全人類的健康與福祉[1]。因此，全球迫切需要采取行動，通過構建人與自然健康的宜居城市來降低未來的風險[2]。掌握城市居民對自然環(huán)境的感知福祉相關信息，不僅有利于城市綠地規(guī)劃與管理者做出滿足公眾期待的決策，而且更有利于城市自然環(huán)境的保護，進而促進全社會的健康福祉。由于景觀感知是一個整體的過程，其整合了人類多維感官的信息，而不僅僅是單純的視覺或聽覺的反饋[3]。盡管前人做了大量的實證研究，但是關于景觀如何通過使用者的感知、體驗和使用來提供感知裨益的機制，仍是一個懸而未決的問題[4]。

在城市綠地規(guī)劃與設計的實踐中，滿足人們對自然環(huán)境的裨益需求是一項復雜且極具挑戰(zhàn)性的工作。其原因可能主要包括3個方面。

1)大量研究所涉及的接觸“自然”，其本身是一個涉及不同層級和比例尺度的復雜概念。盡管接觸自然與人類福祉促進的關系已經(jīng)確立[5]，但“自然”在其中所扮演的角色，即不同層級的自然環(huán)境的特定要素對人類福祉的影響尚不清楚。

2)城市自然環(huán)境對居民福祉的研究通常將自然學科與社會學科的問題分開討論，這一過程往往產(chǎn)生了一些知識鴻溝并有待填充[2]，例如，人們如何通過不同感官體驗自然環(huán)境，以及感知的自然環(huán)境對人類福祉的具體影響等。

3)自然環(huán)境影響福祉的機制是多重和協(xié)同的，缺少關于自然環(huán)境的跨學科理論研究也是阻礙其充分發(fā)揮人類福祉的根本因素[2]。因此，需要系統(tǒng)地梳理現(xiàn)有研究中自然環(huán)境對城市居民福祉的作用途徑。

鑒于上述原因，在城市綠地規(guī)劃中必須更加深刻地了解自然環(huán)境影響人類福祉的因素及“劑量反應”，即不同感官下的城市自然環(huán)境在什么方面，在何種程度上，才能最大化地發(fā)揮對人類福祉的作用。對于居民日常接觸的自然環(huán)境而言，其大多基于距離感受器(如視覺、聽覺和嗅覺)來體驗[6]。因此，本研究將系統(tǒng)分析視聽嗅感知的自然環(huán)境對居民福祉的研究進展及動向，以期為今后促進感知裨益為目的的城市自然環(huán)境規(guī)劃、營建與管理提供理論基礎與實踐方法。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文所納入的多維感知交互裨益方面的研究，至少包含視聽、視嗅、嗅聽交互及以上的組合方式。據(jù)此，基于Web of Science(WOS)核心數(shù)據(jù)庫SCI-EXPANDED和SSCI與中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，其中，英文檢索式分為3個部分，并采用‘AND’相連接。

1)表示自然環(huán)境的主題詞為TS=(urban OR landscape OR forest OR garden OR natur＊)。

2)表示感知裨益的主題詞為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)表示視聽嗅感知的主題詞為TS=(visual OR sight) AND TS=(acoustic OR sound＊OR audi＊OR noise)(視-聽交互)；TS=(acoustic OR sound＊OR audi＊OR noise) AND TS=(smell OR odo＊OR fragran＊OR olfactory)(嗅-聽交互)；TS=(visual OR sight) AND TS=(smell OR odo＊OR fragran＊OR olfactory)(視-嗅交互)。

漢語檢索的期刊來源為全部期刊(主要包括核心、CSSCI及CSCD)，并結合上位詞和下位詞共同確定漢語文獻檢索式，主題詞為SU=('公園'+'綠地'+'自然'+'園林')＊('視聽'+'聽嗅'+'視嗅'+('視'＊'聽')+('聽'＊'嗅')+('視'＊'嗅')+'聲景'+'氣味景觀'+'嗅景'+'嗅覺景觀'+'香景'+'噪')。

文獻檢索時段不限(截止時間為2023年7月3日)。由于文獻之間的相異性，如自然環(huán)境類型，對城市居民感知裨益的不同方面、研究方法和研究尺度等，本研究采用敘事性回顧法對數(shù)據(jù)進行分析與評價，共檢索到文獻3 032條，其中漢語532條，英文2 500條，剔除不滿足上述條件、重復及無效的文獻，最終得到133篇文獻，其中英文108篇，漢語25篇，分別通過WOS中的類別分析功能與中國知網(wǎng)的計量可視化分析功能進行文獻計量分析，以及應用CiteSpace(6.2.4)對關鍵詞進行聚類分析。

3 文獻計量分析結果

3.1 發(fā)文階段分布與學科發(fā)展

1)發(fā)文總量的階段性。

根據(jù)研究數(shù)量將發(fā)表年份分為3個階段。1999—2014年是初級階段，該時期文獻共13篇，其中以視聽交互研究為主(12篇)。2015—2018年是平穩(wěn)發(fā)展階段(24篇)，文獻數(shù)量有上升趨勢，但仍以視聽交互為主(21篇)，視嗅交互僅1篇，其主要原因可能在于嗅覺刺激以化學分子的方式呈現(xiàn)，其濃度穩(wěn)定性和嗅源可控性均不如視、聽高。2019—2023年是快速增長階段，發(fā)文量96篇，其中2022年發(fā)文量最大(28篇)，打破了視聽交互研究“一家獨大”的地位，出現(xiàn)視嗅、嗅聽及視聽嗅感知交互的研究。由此可見，越來越多的國內外學者開始關注多維感官下的自然環(huán)境感知裨益的研究(圖1)。

圖1 中英文文獻發(fā)表數(shù)量與年份圖

2)發(fā)文國家分布。

按發(fā)文國家統(tǒng)計，由于部分文獻包括多個國家，133篇文獻中，共含173條發(fā)文國家信息，共涉及四大洲23個國家，其中亞洲占59%(102條)、歐洲占34%(59條)、北美占5%(9條)、南美和大洋洲各占1%(共3條)，缺少非洲國家的研究(圖2)。

圖2 中英文文獻發(fā)表國家分布圖

3)發(fā)文的學科分布及主要期刊。

133 篇文獻共含有274 條相關學科信息(圖3)。其中，英文文獻的研究方向集中在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。漢語文獻的學科主要分布在“建筑科學與工程”(92%)，個別在“旅游”和“園藝”上。

圖3 中英文文獻發(fā)表研究方向圖

基于自然環(huán)境的視-聽-嗅感知交互體驗對居民福祉相關的英文發(fā)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)，共占全部英文期刊發(fā)文總數(shù)的55%。中文期刊主要集中在《中國園林》(5篇)、《風景園林》(3篇)和《園林》(2篇)等。由此可見，該領域研究涉及多學科交叉的特點(圖4)。

圖4 中英文文獻發(fā)表研究方向與期刊圖

4)關鍵詞的聚類分布。

關鍵詞聚類分析發(fā)現(xiàn)“視聽結合”的研究跨越時間最長，且“偏好”作為其感知裨益的主要表現(xiàn)形式。自2010年之后，自然環(huán)境感知裨益的研究主要集中在聲舒適及多感官刺激相關領域，而感知裨益則聚焦于福祉和感官體驗等方面。與此同時，隨著國內外研究開始對受訪者生理指標的關注，自主神經(jīng)活動的監(jiān)測在2015年后也成為感知裨益體現(xiàn)的一方面(圖5)。

圖5 中英文文獻關鍵詞的聚類分布圖

3.2 研究樣地與研究對象

1)研究樣地的類型。

研究樣地主要集中在城市公園(49篇)、森林(20篇)、居住區(qū)綠地(9篇)、道路(臨綠/臨水)(8篇)和城市街道(臨綠)(7篇)等自然環(huán)境，而學者們對于自然的理解可分為3個維度：

(1)自然要素(natural contents)，聚焦于自然環(huán)境構成要素的特征，如植被、天空、水體、鳥類等[7]；

(2)自然景觀構成(natural configuration)，側重于環(huán)境的空間構成，如由景觀要素形成的視景、聲景、嗅景或整體自然環(huán)境[8]；

(3)土地覆蓋類型(land cover types)，強調以自然要素覆蓋為主的土地類型，如江河湖海、自然保護地、國家公園等大尺度的自然類型等[9]。

由此可見，該領域研究樣地的側重點及尺度大小的差異明顯，其感知裨益的分析需明確自然環(huán)境所扮演的具體角色(圖6)。

圖6 中英文文獻研究樣地與研究對象關系圖

2)研究對象的分布。

研究對象涉及不同年齡段(<12歲兒童，12～17歲青少年，18～35歲青年，36～59歲中年，≥60歲老年)，其中以大學生群體為主(64篇)；全年齡段群體的研究主要在城市公園(14篇)；老年群體研究僅涉及森林景觀(1篇)；青中年群體的研究樣地分布廣泛，涉及上述不同類別的自然環(huán)境類型，還包括如垂直綠化、自然遺址公園等小眾樣地(29篇)。中年群體以城市公園和居住區(qū)綠地的研究為主(19篇)。由此可見，相比較兒童及老年人，中青年這類廣泛壓力群體的樣地選擇類型及感官交互實證研究更為豐富(圖6，表1)。

表1 中英文文獻相關研究基礎信息表

3.3 研究方法、結論差異及影響因素

1)研究方法。

該領域應用的研究方法，大致可概括為3類(表1)。

(1)以實際現(xiàn)場作為多感官刺激來源的實地調研法、感官漫步法、現(xiàn)場試驗法和行為觀察法。實地調研法有利于反映環(huán)境使用者的真實體驗，而感官漫步法則更能夠捕捉包括視覺、聽覺及嗅覺等在內的一系列潛在動態(tài)因素?，F(xiàn)場試驗法則基于研究樣地的實際現(xiàn)場，改變一系列多感官刺激條件，但其對于控制變量的難度較高，且在多次現(xiàn)場試驗中，難以呈現(xiàn)出相同的多感官環(huán)境。行為觀察法則需要試驗人員進行現(xiàn)場觀察，或先通過視頻記錄再觀察分析，最終用以分析研究對象的行為。

(2)以試驗室模擬呈現(xiàn)多感刺激源的試驗法，用以實現(xiàn)對無關變量的控制進而產(chǎn)生更一致的研究結果。一方面，通過采用投影設備、電子屏幕或頭戴顯示器和音頻播放設備以在實驗室環(huán)境中呈現(xiàn)逼真的多感官環(huán)境；另一方面，雖通過計算機場景建模技術可靈活創(chuàng)建研究所需的、實地難以獲得的虛擬環(huán)境，但其生態(tài)效度和可重復性有待考究[10]。

(3)以社交媒體眾包數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源的方法。游客借助社交網(wǎng)絡媒體發(fā)表對所處環(huán)境的相關意見，以文字評論、照片和視頻的形式為文本分析和環(huán)境感知偏好的預測研究提供良好契機[11-12]。該類數(shù)據(jù)的收集具有低成本、高效率和大樣本的優(yōu)點，有利于客觀、系統(tǒng)地提取自然環(huán)境中多感官體驗的一系列情感關鍵詞，但由于信息量大，概括總結的詞頻具有挑戰(zhàn)性。

2)研究結論的差異性。

文獻分析發(fā)現(xiàn)，交互感知裨益與單維感知的結論并不一致。Pheasant等發(fā)現(xiàn)人們對某些僅視覺刺激的自然水景寧靜感評分高于視聽刺激[13]。Song等通過虛擬森林環(huán)境試驗，表明視嗅刺激在環(huán)境復愈效果上具有累加效應[14]。其他研究也證實，在視聽嗅等多感交互的自然環(huán)境中，氣味是提升聲景舒適度的關鍵因子[15]。然而，實際環(huán)境中的氣味具有散布的特點，且人們對氣味有顯著的適應現(xiàn)象[16]。一些研究卻發(fā)現(xiàn)了嗅覺刺激在感知福祉上的消極影響。如吳曉云等發(fā)現(xiàn)景觀美觀度越高，溝葉結縷草與桂花氣味在提高景觀滿意度的能力上就越低[17]。由此可知，多維感知的數(shù)量與裨益并非簡單的正向線性關系。盡管感官交互的復雜效應早已證實[18]，但于城市景觀規(guī)劃設計實踐而言，如何面對緊缺的綠地資源最大化發(fā)揮其感知裨益，仍需以實證研究為基礎的規(guī)律探究。

3)主要影響的因素。

基于自然環(huán)境的視聽嗅多維感知交互體驗對城市居民福祉的影響可概括為自然環(huán)境本身特征及受訪者差異的三方面因素，具體包括以下幾方面。

(1)環(huán)境中的自然要素(如植物、動物、空氣等)是其發(fā)揮積極感知裨益的多感刺激源。

Dai等發(fā)現(xiàn)年輕人在游覽體驗公園環(huán)境時，其在多感知維度上較為關注植物的視覺刺激，樹葉聲的聽覺刺激及花香等植物氣味帶來的嗅覺刺激[19]；Ding等通過爬取關于山地公園的社交媒體評論的方法，得出影響感知裨益較高的自然要素，如動植物提供的視覺刺激，水與空氣提供的嗅覺刺激[11]。值得注意的是，居民在這些自然良好環(huán)境中對自然氣味較敏感，如新鮮空氣和植物香氣等[12]。朱玉潔等通過研究自然環(huán)境中聲景對視覺注意力的影響，發(fā)現(xiàn)鳥鳴的感知程度越高，人們的平均注視時間越多[20]。

(2)自然環(huán)境構成的一致性，有利于其發(fā)揮積極的感知裨益。

在自然環(huán)境中，和諧連貫的感官刺激內容有助于人們獲得自然環(huán)境更全面的信息，并通過吸引人的注意力來沖抵消極情緒進而獲得積極的感知裨益。研究顯示，和諧匹配的視聽組合可幫助改善整體環(huán)境偏好和舒適度、聲景舒適度等[21]。如Viollon等發(fā)現(xiàn)鳥聲的感知質量評價在與其一致的自然環(huán)境中最高[22]；許曉青等發(fā)現(xiàn)視聽一致的情況下被試者的聽覺易引導視覺，獲得感知裨益[9]；在嗅聽交互研究中，Ba等發(fā)現(xiàn)不協(xié)調的聲音刺激會影響氣味的評估[23]；崔雪等在研究梔子氣味和聲音的單感與雙感刺激組合的復愈結果對比上得出，二者具有協(xié)同與掩蔽作用[24]；在視嗅交互的研究中，Sabiniewicz等揭示了視嗅刺激內容一致性對愉悅感的作用[25]；Zhong等指出只有視覺環(huán)境自然度與嗅覺環(huán)境舒適度達到中等程度時，聲景舒適度才適中[26]。

(3)具有自然認同感的居民會得到更多的感知裨益。

由于居民所體驗的自然環(huán)境，除了依靠客觀環(huán)境的特征本身，還取決于個體特征、文化背景和對事情的態(tài)度等社會學因素。特別是，源自過去經(jīng)歷或對于生態(tài)學方面的知識儲備所導致的高感知能力，可能使人們通過視聽嗅的體驗過程得到更多的自然環(huán)境感知裨益。Aletta等發(fā)現(xiàn)，對綠色植物持有積極態(tài)度的居民所體驗到的道路會更加安靜[27]。Jeon等發(fā)現(xiàn)，客觀環(huán)境視聽特征影響只是影響著部分聲景體驗，個體對環(huán)境裨益的積極感知也十分關鍵[28]。

3.4 理論應用及機理概念框架的揭示

1)研究理論的應用。

該領域以多維感知交互出發(fā)，運用的相關理論較為豐富，主要包括以下幾方面(表1)。

前景避難理論(Prosepct-Refuge Theory，PR)認為原始刺激是生存的基礎，人們喜歡可以滿足其需求的環(huán)境。對于祖先而言，尋找水源需要滿足視覺刺激，而聽覺與嗅覺刺激則提供線索以證明其存在[29]。

注意力恢復理論(Attention Restoration Theory，ART)認為自然環(huán)境中一些具有吸引力的特征通過引起非定向注意力來減少定向注意力帶來的疲勞[30]。

壓力減輕理論(Stress Reduction Theory，SRT)指出，人類在應付壓力時，會依賴于自然中一些環(huán)境特征。如對開敞空間和某種植被等的先天反應或偏好，則是源自一種進化適應機制[31]。

景觀偏好矩陣理論(Preference Matrix)認為人們對景觀的即時推斷理解和探索的需求尤為重要，并提出連貫性、復雜性、易讀性和神秘感四維度作為偏好的基礎[32]。

聲景理論(Soundscape)強調聲景中最重要的因素是人們如何感知和評估聲環(huán)境，而人們對于聲音“上下文”(context)的定義和理解離不開其所在的視覺環(huán)境[21]。

嗅景理論(Smellscape)認為氣味同視覺景觀一樣是一種空間秩序，具有碎片化、偶發(fā)性等特點，形成了“人-氣味-環(huán)境”的感知關系[33]。

景感生態(tài)學理論(Landsenses Ecology)強調景觀離不開各種感官的物理感知，并在此基礎上形成的心理反應。景感要素通過不同組合來實現(xiàn)不同的感知裨益[34]。

扎根認知理論(Grounded Cognition)認為感官是產(chǎn)生基礎認知的起點，隨后個體產(chǎn)生意識和理解，人們對環(huán)境是一種具體的感知，支撐了全方位的感官刺激是情感裨益產(chǎn)生的根本原因[35-36]。

場所依戀理論(Place Attachment)指個體與特定地點或環(huán)境的強烈情感聯(lián)系。自然環(huán)境下的多感官刺激的特定組合與環(huán)境體驗的主題、訪問動機和展開的活動有關，進而有助于形成難忘的體驗[37-38]。

2)研究機理的概念框架。

基于上述研究理論的梳理，發(fā)現(xiàn)自然環(huán)境通過人體多維感官的感應進而獲得個體乃至社會裨益的機理可理解為是“刺激-有機體-反應”(Stimulus-Organism-Response，SOR)的過程，該理論原指外界刺激(S)引發(fā)個體的情緒反應(O)再作用于行為反應(R)的過程[39](圖7)。

圖7 視嗅聽多維感知的自然環(huán)境對城市居民福祉機理框架

(1)刺激。

自然環(huán)境提供多維感官刺激，通過扮演著不同的角色，融入視聽嗅多維感知的主客觀環(huán)境指標中，其中客觀指標是由儀器測得的一系列由自然環(huán)境提供多感官刺激源的環(huán)境指標，如香農多樣性指數(shù)及整體環(huán)境的聲壓級等[8，28]；主觀指標則用于形容感知特征和屬性，如視景審美質量、聲景感知情感質量、氣味環(huán)境的感知舒適度等[27]，反映著居民多維度感知下的環(huán)境使用心理需求。

(2)有機體。

“有機體”指環(huán)境的使用者，其群體特征、環(huán)境使用特征和感知特征是居民體驗、定義和理解自然環(huán)境的重要影響因素，往往決定著環(huán)境感知特征的具體效益。作為環(huán)境使用者的城市居民，既接受自然環(huán)境中的視聽嗅多維感官刺激，又以其自身社會文化的屬性，作用于該“刺激”效應。其主要包括人口社會特征、環(huán)境使用特征和感知時長等?？梢姡袡C體是實現(xiàn)感知裨益的前提條件。

(3)反應。

“反應”即人們在自然環(huán)境中多維感知福祉的具體“感知裨益”的結果。這些感知裨益包括心理反應如情緒感受[40]，生理反應如交感神經(jīng)活動和大腦信號波動等[41]，認知能力如在認知任務中的表現(xiàn)[42]，以及對被試者面部、身體等行為的觀察和測量得出的行為表現(xiàn)[43]。進一步的，多維度感知中的“偏好”“滿意度”“舒適度”等指標也可看作感知裨益的一部分。

4 結論與展望

本研究通過梳理基于自然環(huán)境的視聽嗅多維感知交互體驗對城市居民福祉進行研究，以期為今后構建以福祉為導向的城市自然環(huán)境建設提供理論基礎與實踐方法。鑒于自然環(huán)境影響福祉的機制是復雜的，未來研究還應從以下四方面進行深入探索。

1)自然環(huán)境提供感知裨益的根本驅動因素有待深入挖掘。

自然環(huán)境感知裨益的驅動因素依賴于具體研究所涉及的各個指標。然而，在這些指標的基礎上仍需深入思考，即不僅讓自然環(huán)境與其他環(huán)境，或自然環(huán)境下屬環(huán)境之間產(chǎn)生異質性，而且又能集中于多維感知刺激來源。

2)探究具有人為干預特點的自然環(huán)境感知裨益，并轉譯為設計語言。

部分研究也肯定了非自然要素的價值，如人造聲若更容易識別，頻率變化更慢且不刺耳，則有可能提高居民的注意力[44]。此外，多感官的自然環(huán)境并不總是給居民帶來裨益的[45]。因此，自然環(huán)境景觀要素與非自然環(huán)境要素以怎樣的方式和程度耦合，量化人為干預要素和自然環(huán)境要素，并在感知尺度下，將其轉譯為設計語言需要未來深入研究。

3)從跨學科的角度加深對感知裨益指標的理解。

一方面，對于指標本身的理解有待加強，如隨著復愈性景觀的相關研究發(fā)展，需要研究人員正確理解“壓力”的復雜性[46]。另一方面，一些指標的變化可能局限于測量方式的影響[47]。這需要未來研究人員對感知裨益有全面深入的掌握，熟知各指標穩(wěn)定性的影響因素，明確在不同指標出現(xiàn)分歧時如何取舍，以避免得出片面的結論。

4)重視“時長”等動態(tài)因素的影響。

在所納入的涉及“反應”的生理心理等指標測量的文獻中，報告感知時長在4s～20min不等，其中以1、3和5min最為常見[41]。因此，未來研究應著眼于合理的環(huán)境刺激時長區(qū)間，以期不僅能探測被試者的生理心理變化，又能避免被試者產(chǎn)生認知疲勞而干擾試驗結果的風險。

不可否認，游覽體驗是一個動態(tài)的過程，在此期間，感知時長則是一個不斷累積的變量。目前研究多采用橫向設計，而就綠地的使用和訪問而言，環(huán)境的感知者以怎樣的頻率和時長感知多維自然的本身，進而最大化發(fā)揮其感知裨益，需要未來深入探究。

注：文中圖片均由作者繪制。