基于因子分析的森林康养空间评价指标体系研究

晏 琪

刘苑秋

文 野

潘洋刘

古新仁*

20世纪90年代后，自然替代疗法理念在欧洲悄然兴起[1]。医学研究证实，森林可在疾病预防中发挥作用[2]，森林环境能维护与恢复人体生理健康，缓解许多与生活方式有关的医学症状[3]，如提高NK细胞活性、血清DHEA-S与血清脂联素水平[4]；降低颗粒细胞比例[5]、尿中肾上腺素、唾液皮质醇浓度和血压水平[6]；刺激副交感神经系统[4]，保护心脏，抵抗肥胖、糖尿病[5]及一些代谢疾病[7]。森林环境会激发人类心理正向效应，如平复失调情绪[8]、缓解抑郁[9]、降低焦虑、减缓倦怠综合症、释放生活压力[10]等。

依托森林环境，德国建立以治疗措施、自然环境、疗养设施与医学循证为核心[11]的森林疗养基地认证体制，日本以“森林医学”[12]为核心构建世界上最早的森林浴基地审查基准[13]，韩国建立自然休养林制度，建立相关评审体系[14]，国外相关基地建设标准都涉及森林资源与设施两方面。中国参考国外建设经验，以空气负离子、植物精气、植物景观对人类身心影响的研究成果[15-17]为基础，提出森林康养理念[18]，不少学者展开森林康养基地建设研究[19-20]，2016年国家旅游局颁布《国家康养旅游示范基地标准》，各省市积极推出森林康养基地建设试行标准，这些试行标准从环境、资源、设施和管理等方面为森林康养建设提供宏观参考依据。

我国森林康养内涵上突出森林环境康养医学效果，与“森林浴”相似，外延上包括依托森林及其环境，开展维持、修复、恢复人类健康的一切活动与过程[21]，研究面更广阔。森林康养空间以森林为媒介，充分发挥森林保健作用，为开展森林康养活动与过程提供具体领域场所，是森林康养基地建设的单元。目前，森林康养空间方面的研究比较匮乏。本文分析森林康养空间的构建要素，不仅为判断森林康养空间提供评价指标体系，还是森林康养规划研究的前期理论探索。

1 研究方法

1.1 频数分析

频数是指某指标被重复选择的次数。当指标选择响应比例≤25%分位值时，表明指标被选次数少，对目标影响较弱，因此以25%分位值为筛选指标分界值。

1.2 因子分析

降维：在信息损失较小的前提下，将多个指标转化为几个互补相关的综合指标，确定主成分组数，分析森林康养空间评价指标结构形式。

主成分权重计算：通过专家指标评分，构建评价函数，归一化处理，计算指标权重。具体公式见参考文献[22]。

1.3 问卷调查

本研究将专业划分为林学、风景园林与其他3类。邀请相关研究学者及从事相关工作5年以上技术人员，以“森林康养空间指标”“康养空间指标评价”为主题分别发放100份问卷，有效回收84和75份。邀请高校教授、科研单位研究员与建设单位高级工程师，以“森林康养空间指标结构”“指标权重评分”为主题分别发放40份问卷，各有效回收35份。

1.4 森林康养空间指标评价体系建立原则

科学性原则：森林康养及其机理受到林学、心理学、医学、风景园林学、旅游学和生态学等多学科共同影响，森林康养空间指标体系是基于多学科理论指导，具有科学性要求。

实用性原则：评价指标体系应实用便捷，指标命名尽量简单明确、便于理解，符合国家政策及相关规范条文。

系统性原则：通过科学统计分析确定森林康养空间评价层次，系统统筹考虑各评价指标，构建完整的评价指标体系。

可量化原则：评价指标应能被测量或计算获得，降低主观评价影响，提高评价过程的可操作性与评价结论的科学性。

表1 22项指标旋转荷载矩阵

2 结果

2.1 森林康养空间指标分析与筛选

人、行为与环境是空间使用的3个主要因素[23]。人的视觉是使用与选择空间的重要依据[24]，人的行为受空间设施配置影响[23]。森林中影响视觉的指标包括空间可视度、光照度、光照辐射、郁闭度、林下植被覆盖度和林分密度6项；影响人们行为的指标包括空间承载能力、空间独特性、空间围合度、空间地势变化度、道路联通性、设施保健功能适宜性、设施服务半径覆盖度、设施布置密度、设施形态多样性和设施无障碍性10项。

医学研究证实空气负离子对人体多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗[25]；空间可达性、生物多样性和景观类型等空间环境质量[23，26-27]，与气象因子、植物挥发物、绿视率和小气候等森林环境要素[28-31]都会影响人体健康状况。由此，森林中影响健康的指标包括空间可达性、空气颗粒物含量、空气细菌含量、空气氧气浓度、空气负离子浓度、气候舒适度、地表水清洁度、噪声水平、绿视率、森林乔木平均胸径、森林乔木平均树高、森林景观景感度和植物挥发物13项。然而，对人体有益的植物挥发物主要是萜类、醇类、酚类、酮类和酯类[29]，且森林中抽取的植物挥发物含量非常小[12]，故以现有研究成果[29-32]为基础，将富含有益挥发物的植物定义为康养植物，以康养植物丰富度替代植物挥发物指标进行评价。本研究采用丰度[33]与多度[34]表达康养植物丰富度，丰度是康养植物种类数占所有植物种类的比例，多度是康养植物株数占所有植物株数的比例。

29项指标选择响应数据的25%分位值是0.387，整体数据选择响应(图1)显示，光照辐射、林下植被覆盖度、森林乔木平均胸径、森林乔木平均树高、空间独特性、空间地势变化度和设施形态多样性等指标响应比例＜0.387。基于专业差别，森林乔木平均胸径、森林乔木平均树高、空间独特性、空间地势变化度和设施形态多样性等指标选择响应比例＜0.387(图2)。因此删除光照辐射等7项指标。

根据可量化原则，空间承受能力指标分解为空间面积与空间容量。森林康养空间基础指标定为23项：空气颗粒物含量、空气细菌含量、空气氧气浓度、空气负离子浓度、气候舒适度、地表水清洁度、噪声水平、光照度、康养植物丰富度、绿视率、郁闭度、林分密度、森林景观景感度、空间面积、空间容量、空间可达性、空间围合度、空间可视度、道路联通性、设施服务半径覆盖度、设施布置密度、设施保健功能适宜性和设施无障碍性。

2.2 森林康养空间基础指标结构分析

通过相关分析，空气细菌含量指标仅与空气颗粒物有极显著相关，与其他指标无关，予以排除。

22项指标KMO值为0.781，Cronbach's Alpha值为0.887，适合进行因子分析。22个指标提取出6个共同成分，累积贡献率66.771%。旋转荷载矩阵中指标荷载系数值＞0.3将作为因子分析依据[35]。若指标荷载系数在多个成分中都＞0.3，取其最大值所在成分(表1)。

考虑到贡献率可能对指标产生影响，分别以累积贡献率80.960%与86.277%的成分为固定数目，对10与12个成分进行因子分析，结果显示成分抽取与表3基本一致，指标对应荷载系数均＞0.5。

成分1与4都包含空间形态与植物资源内容，定为组1。成分3与5都描述森林环境情况，定为组2。成分2与6都与设施有关联，定为组3。指标结构组群如图3所示。

信度分析显示3个指标组群Cronbach's Alpha值均超过0.75，指标结构具有较好的稳定性与一致性，以其构建一级指标层合理。

2.3 森林康养空间指标组群结构分析

因子分析显示(表2)：组1抽取出3个成分，成分1包含空间面积、空间容量、空间围合度和林分密度，说明森林空间规模特征；成分2包括空间可达性、康养植物丰富度、空间可视度，反映森林空间保健性；成分3包括森林景观景感度、郁闭度，反映人们对森林景观的感受。组2抽取出3个成分，成分1包括地表水清洁度、噪声水平、光照度和气候舒适度；成分3包括绿视率、空气氧气浓度，成分1、3是营造舒适环境的要素；成分2与空气负离子浓度提高及空气颗粒物含量降低有关，反映森林环境保健性。组3抽取出1个成分，反映设施的利用便捷度。森林康养空间评价指标体系如图4所示。

图1 指标整体选择响应比例

图2 基于专业类别的指标选择响应比例

图3 森林康养空间指标组群结构

图4 森林康养空间评价指标体系

2.4 森林康养空间指标权重及评价分析

以35位专家对22项指标的评分进行因子分析，抽取9个成分，累计贡献率84.488%。计算得到指标初级权重模型(F1—F9)与综合模型(FZ)，22项指标权重如表3。

根据国家相关标准与规范，参考各地康养基地试行标准与相应研究成果[15，19，36-39]，采用物理测量法、专家评价法等，结合表3，计算评价对象总分。评价分为3类：不适宜构建康养空间(0，60)；基本适宜构建康养空间[60，80)；十分适宜构建康养空间[80，100)(表4)。

本研究以庐山日本柳杉纯林、毛竹林与校园植物园为研究试点，验证森林康养空间指标评价体系的可用性。结果显示：3个样区得分分别是68.983、60.980、62.951，说明3个样区具备构建康养空间的条件，考虑到研究点尚未全面开展康养空间建设，相关评价研究需要在后期深入完善。

表2 3个指标组群内指标成分

表3 森林康养空间指标权重分配

3 讨论

3.1 森林康养空间指标筛选

近年来指标筛选方法常用SD法，也有研究采用灰度统计法。但SD法经常会因为所选形容词、照片代表性、被试者及其理解差异而产生误差[40]，灰度统计法通过运算统计指标“高中低”属性[41]，如果专家数量增多，则运算过于庞大，不易操作。将调查问卷与频度分析结合在一起，以25%分位值为指标筛选分界值，操作更简洁，结果更直观，为避免某些指标由于专业差异或认知差异而被误判，结合其他统计分析，能尽可能降低指筛选误差。本研究中，基于25%分位值(0.387)，结合多重响应、相关性与线性相关分析，确定22项森林康养空间的基础指标。

3.2 指标组群与体系构建

建立评价指标体系一般从目标层到指标层的顺序发展[42]，体系完整性高，指标归属是主观判断，专家评价会受其影响。因子分析法是指标层到目标层逆序建立体系，专家评价反映目标与指标之间的关系，但评价结果具有不可预料性，即：指标成分归纳也许与常规认知有出入。因此要求问卷对象具备扎实的专业知识储备或相当行业经验。

问卷样本对森林环境、设施等评价与现有研究成果一致，但认为森林植被资源是空间营造与特征识别的重要组成，不能孤立评价，应与空间统筹考虑。这与目前森林康养基地植被资源评价结论[19-20]有差异。

3.3 指标权重及分析

目前权重计算多运用“AHP法+”，通过专家对每层指标进行两两比较，综合统计权重值，这种统计法应用广泛，但对评价者、样本数、指标数都有要求。利用主成分基本原理计算指标层权重，从指标层到目标层收缩计算各级权重值，这种方法步骤多，计算庞大，但不受指标数和样本数约束。

本研究指标权重值表明：1级指标层中，森林空间特征与森林环境条件的权重和超过75%，两者是判断森林康养空间构建的关键因素。2级指标层中，森林环境舒适性与设施便捷性的权重和达到50%，反映森林康养空间品质特征要求。3级指标层中，空气负离子浓度＞空间可达性＞设施保健功能适宜性＞道路联通性＞设施服务半径覆盖度＞空间容量＞气候舒适度＞设施布置密度＞空气颗粒物含量＞空间面积＞地表水清洁度＞设施无障碍性＞康养植物丰富度＞空气氧气浓度＞绿视率＞郁闭度＞噪声水平＞空间可视度＞空间围合度＞林分密度＞光照度＞森林景观景感度。空气负离子浓度、空间可达性与设施保健功能适宜性指标的权重值＞0.05，3项指标对森林康养效果具有突出作用。虽然目前我国颁布的森林康养基地建设试行标准将植物挥发物作为重要的评价指标之一，但权重研究反映其在构建森林康养空间中重要性一般。

整体来说，优质森林本底资源与设施利用便捷是判断和评价森林康养空间的重要指标，这与现有康养基地评价标准内容一致。对于森林空间来说，空间容量是影响空间规模的重要因素，可达性是识别空间的首要指标，郁闭度是影响空间感知的主要因素。对于森林环境来说，空气负离子浓度是环境保健性的决定性因素，气候舒适度、地表水清洁度与空气氧气浓度是营造舒适森林环境的主要影响因素。对于设施状态来说，设施保健功能适宜性与道路联通性是突出影响因素。

表4 森林康养空间指标评价

4 结语

本文通过4轮专家问卷调查，共回收问卷229份，统计分析、筛选并确定森林康养空间基础指标，构建以康养功能为核心、森林康养空间为目标的评价指标体系，包含3个1级指标、6个2级指标和22个3级指标。

选择优质森林资源并积极营造森林空间，易于构建森林康养空间。维护森林环境舒适性与建设完备便捷设施可以有效提升森林康养空间品质。改善空气负离子浓度、空间可达性和设施保健功能适宜性等指标可以提升森林康养效果。可见，具有良好森林环境与基础设施相对完备的森林公园是构建森林康养空间、开展康养活动的重要基地。

我国森林康养建设方兴未艾，规划研究尚处于摸索阶段。森林康养空间设计是森林康养规划研究的基本单元，本研究着重于分析森林康养空间基础指标及其评价体系构建，考虑到森林康养功能需求、康养活动类型、森林康养类型等不同，康养空间要求会有不同侧重，森林康养空间指标结构也会随之调整，这些环节都将有待于在后期研究中逐步完善。

注：文中图片均由作者绘制。