基于公共健康需求的城市社区公园景观设计∗

张 琳 刘苏燕 贾 虎 张廷华

1 同济大学建筑与城市规划学院 上海 200092

2 上海市公园管理事务中心 上海 200023

3 上海辰山植物园 上海 201602

从2003 年的SARS 病毒到2019 年的新型冠状病毒， 人们愈加意识到城市公共环境健康对促进人类社会发展的重要性。 严峻的疫情之下， 城市绿化与公共健康的内在关系和作用机制也更值得深入思考。 目前， 许多专家学者对健康导向的风景园林进行了相关研究， 探求生理、 心理及社会健康一体的公共健康环境。 但由于绿色开放空间的健康作用及其效用过程尚未明确， 很难将健康的相关理念有效地与绿色开放空间的设计相结合[1]， 因此更需要大量科学的、 定量的实验测试以支撑和完善相关研究。

本文以上海社区公园为研究对象， 通过对影响人体压力值生理指标的实测和对比， 分析社区公园景观设计对居民健康的影响， 发现有利于公共健康需求的社区公园环境特征， 从而建立社区公园健康效用与景观设计之间的联系， 探讨提高社区公园健康性的设计策略。

1 社区公园对城市公共健康具有重要意义

建设和发展“健康城市” 是实现党的十九大提出的“健康中国战略” 的重要组成部分，而健康导向的风景园林强调的正是以城市绿色空间引导健康生活方式、 以健康的生活方式预防疾病的产生[2]、 建立“设计推动的积极生活”体系[3]。 社区公园作为用地独立、 具有基本的游憩和服务设施， 能够为一定社区范围内居民就近开展日常休闲活动服务的绿地， 是城市形成开放性、 可达性、 亲民性公园体系的重要组成部分， 能够满足居民亲近自然、 锻炼身体、缓解压力的生理和心理需求， 是建设健康城市的重要载体。 截止2018 年底， 上海有公园300座， 其中社区公园233 座， 优化社区公园的景观设计、 促进城市生态环境良好和居民生命健康是一个具有紧迫性的研究课题。

城市公园对公共健康的积极性影响已在大量研究中得到证实。 城市绿地与城市居民的生活质量正相关[4]: 所有年龄和性别的人对绿色空间都有很高的偏好， 在绿色区域具有更加开放和更轻松等特征[5]； 城市公园是居民接触自然环境最直接有效的场所[6]， 公园中的自然景观具有使人注意力恢复(ART)[7]、 压力减少(SRT)[8]的作用，其恢复体验与在自然环境中的恢复效果类似， 是促进人群健康恢复的重要资源[9]； 公园绿地能够使人的情绪得到放松、 血液含氧量增加、 心肺功能有所改善[10]， 从而减少过激行为、 缓解精神疲劳、 提高居民处理问题的能力[11]； 社区公园中的草地、 灌木、 乔木、 花卉、 水体、 置石、 山体坡地和动物等具有高恢复性潜能[12]， 自然性因子、感知性因子、 休息性因子和活动性因子等4 个维度都证明社区公园对缓解人群精神压力具有积极作用[13]， 可提升社区居民的健康水平。 进而， 基于神经科学与建筑学的结合阐述风景园林的康复原理、 指导了康复景观的设计[14]， 提出了康复花园中植物环境与人体健康的密切关系和康复作用[15]。

在研究方法上， 主要以问卷调研等主观分析为主， 随着风景园林学与心理学、 行为学、 医学、计算机视觉注意机制前沿研究成果的交叉[16]， 利用现代技术手段监测景观环境下被试者生理指标的相关方法也得到应用， 并取得了一些研究成果:如运用眼动仪、 皮电传感器、 精神压力分析仪、生物反馈中间系统等仪器设备， 捕捉不同景观要素下人体温度、 皮电、 心率、 皮质醇、 血容积脉波等生理指标的变化， 以测定景观要素对人注意力和压力水平的影响[17]； 通过脑电波测试实验者观看不同类型景观图片的反应， 发现森林景观、广场铺装、 水景、 植物群落对实验者身心健康的影响[18－19]； 通过手臂肌电值测试自然景观对老年人及青少年抑郁症患者的疗效等[20]。

2 研究方法

综上， 压力是衡量人体健康的一个重要指标，降低压力水平是城市绿地对公共健康产生影响的重要途径。 医学研究表明， 人体压力指标可以通过仪器进行测量: 当个体面对压力时， 交感神经被唤起， 从而表现出心跳加快、 血压升高、 呼吸频率加快、 皮肤导电性能变化等多种生理反应[21]。 因此， 本文采取压力值作为公共健康的测试指标， 对居民在社区公园不同景观环境下的压力值进行比较分析在理论上和研究方法上都是切实可行的。

2.1 实测地点

2018 年9 月—2019 年3 月， 课题组在上海社区公园进行了1000 份问卷调研， 并结合对公园管理中心及专家的意见征询、 与社区公园园长及周边主要使用人群的调研访谈， 在此基础上选取延春公园、 岭南公园、 不夜城公园和中兴绿地作为实测地点。 这4 座社区公园的使用人群构成相似，游人到社区公园的距离、 交通方式、 停留时间和进行的主要活动相近。

根据公园的景观布局和空间特征， 每个公园选取一组景观空间作为测点， 每组测点空间中有1 个景观要素具有明显差异， 而其空间尺度及其他景观变量则基本一致， 从而清晰地分析该组空间中的主要景观变量对游人压力指标的影响。

2.2 实测指标

本研究在正式实测之前进行了样本的生理指标预测试， 发现在社区公园景观环境实景中， 被试者的肌肉导电率(EMG)、 心率变异性(HRV)和指尖皮肤温度(SKT) 反映人体压力状态最为显著， 因此以该3 项指标作为社区公园人体健康的主要测试指标(表1)。 测试仪器采用ErgoLAB人机环境同步系统， 包括无线生理传感器和基于Windows 操作平台的生理数据采集和分析系统，可以实现同一时间和地点实时的记录、 追踪、 分析个体的生理指标数据。

表1 生理测试指标及其反应机制

2.3 实测方法

课题组于2019 年6—7 月进行了现场实测及数据收集工作。 在每个公园随机选择10 名被试者，被试者在年龄、 性别、 文化程度等各方面的人数比例符合公园游人的实际情况， 均身体健康， 测试前12 h 无服用咖啡因等提神药物。 根据乌尔里希(Ulrich)[24]提出的自然景观压力缓解理论， 即人与自然接触3～5 min， 生理状态就会发生改变， 本次实验设计要求被试者在进入测点前静坐1 min， 平复身体及情绪作为生理指标测试的基点； 然后依次进入各测点在每个实验测试空间静坐3 min， 感受空间、 观看周围； 最后戴上无线生理传感器， 用ErgoLAB 软件平台记录被试者5 min 内的生理数据。

3 结果与分析

经由ErgoLAB 人机环境同步系统对数据进行滤波、 降噪处理， 得到被试者在测点空间中的肌肉导电率、 心率变异性、 手指温度等数据。 将40名被试者的生理数据导入Spss 软件进行均值分析和成对样本t 检验， 分析其配对样本之间的差异性， 并绘制被试者不同生理实验数据分布的箱线图， 直观反映数据差异。

3.1 不同郁闭度空间对游人压力的影响

延春公园内的测点P1 (开放空间)、 测点P2(半开放空间)、 测点P3 (私密空间) 主要分析不同空间郁闭度对游人压力的影响。 由表2 和图1数据分析可知: 被试者在P2 肌肉导电率最低， t检验双尾显著性均小于5%， 差异极显著； 被试者在P2 心率变异性的HF/LF 比值最低； 被试者在P1 中手指温度最高， 其次是测点P2 (由于夏季气温高、 不同郁闭度空间小气候差异较大， 导致开放空间中环境温度最高， 因此人体指尖温度较高)。 综合指标分析结果， 说明被试者在半开放空间中肌体负荷较低， 压力最小。

表2 不同郁闭度空间被试者生理指标

3.2 景观水体对游人压力的影响

岭南公园内的测点P4 (临水亭下空间)、 测点P5 (无水亭下空间) 主要分析景观水体对游人压力的影响。 由表3 和图2 数据分析可知: 肌肉导电率实验和心率变异性实验中t 检验双尾显著性均小于5%， 差异性显著； EMG 和HF/LF 均值显示测点P4 均低于测点P5； 指尖皮肤温度实验中配对样本数据的双尾显著性在17%错误率下差异性显著， SKT 均值箱线图表明被试者在测点P4 中指尖温度较高， 身体较为放松。 综合指标分析结果，说明景观水体对缓解人体压力具有一定作用。

图1 不同郁闭度空间被试者生理数据均值箱线图

表3 景观水体影响的被试者生理指标

图2 景观水体影响下的被试者生理数据均值箱线图

3.3 公园车行道路对游人压力的影响

不夜城公园内的测点P6 (人行道空间)、 测点P7 (车行道空间) 主要分析社区公园中不同交通空间对游人压力的影响。 由表4 和图3 数据分析可知: 各生理实验中t 检验的双尾显著性均小于5%，样本数据差异性显著。 在EMG 均值箱线图和HF/LF 均值箱线图中， 测点P6 的数据明显低于测点P7； 在SKT 均值箱线图中， 测点P6 数据高于测点P7。 综合指标分析结果， 说明社区公园中的车行道空间会对游人活动产生压力和紧张感， 而在人行道空间中， 游人情绪相对放松， 压力较小。

表4 不同交通车流影响下被试者生理指标

图3 不同交通车流影响下被试者生理数据均值箱线图

3.4 不同材质路面对游人压力的影响

中兴绿地的测点P8 (广场砖道路)、 测点P9(弹石道路) 主要是分析社区公园中不同地面铺装材质对通行游人的压力影响。 由表5 和图4 数据分析可知: 肌肉导电率实验和心率变异性实验中t 检验配对数据的双尾显著性小于5%， 数据差异性显著； EMG 均值和HF/LF 均值箱线图表明测点8 的数据明显小于测点9。 在指尖皮肤温度实验中， 配对样本数据的双尾显著性大于20%，表示对比数据无明显差异性， 且其箱线图中两测点无明显差异， 因此该实验中SKT 指标无效， 不做参考。 综合指标分析结果， 说明在社区公园中，不同的地面铺装材质会对游人产生影响， 弹石材质道路会对游人产生紧张感， 而广场砖材质铺装对游人的压力相对较小。

表5 不同材质路面影响下被试者生理指标

图4 不同材质路面影响下被试者生理数据均值箱线图

4 结论与建议

社区公园中的半开放空间是有利于缓解精神压力的一种空间类型， 该实验结果与Appleton 于1975 年提出的“瞭望—庇护” 理论一致。 社区公园不仅需要开阔的活动场地， 更需要可以休息、聊天、 放松的空间， 具有一定私密性且氛围安静的环境感知能让人们更好地进行休息、 阅读、 观赏植物等缓解精神压力的活动[25－26]。 在社区公园设计中应有效利用边缘空间营造休憩场所， 座椅和廊架等游憩设施可沿边缘放置， 尽量做到游人背部私密， 利用挡墙、 绿篱、 栏杆等具有隔离功能的景观要素营造休憩空间的安全感； 通过对空间进行分割和围合， 形成多维度的半开放空间。

社区公园中的景观水体具有放松身心和缓解压力的功能， 这与康宁等人用脑电波对景观要素进行实验的研究结果基本一致， 水景与植物群落对人体身心健康具有积极作用[19]。 同时， 在景观植物群落良好条件下， 水体依然对缓解被试者压力有一定作用， 这证明水体对游人的放松效果可以叠加， 在相同的空间形态和景观要素背景下，有水体的景观环境具有更加积极的减压作用。 所以， 社区公园空间营造要充分利用基地自然形态的水系， 在条件允许的情况下适当增加水景设计；但水体不宜过分人工化， 可种植净水植物、 设计生态水池、 结合水景打造下沉绿地和生态湿地等，在增加社区公园景观水体的观赏性和疗愈效果的同时， 减少建设维护费用。

公园中的车行道路会明显增加游人的心理压力。 不夜城公园的实验分析结果说明: 即使游人处于非车行道空间， 周围过往车流也会增加其紧张感， 正如超负荷与唤醒理论提出的高强度视觉感知和噪音等会掩盖人们原本的感官， 或者对知觉感知造成伤害[27]。 因此， 建议社区公园的车行系统和游人游径分开设计， 尤其是针对公园内的车行道是城市道路的情况， 由于此类车行道流量大、 车速快， 设计时可考虑利用垂直空间搭建人行天桥， 减少城市车道对游人活动的影响； 在车行道与活动场地之间需要一定绿植隔离， 减少车流对游人视觉和听觉上的影响。

被试者在弹石路面中行走时精神压力会增大。石子路面对游人行走虽具有按摩等健康效益， 但同时也会影响游人的注意力、 增加游人的精神负荷。 而社区公园主要活动人群为老年人和儿童，还包括坐在推车中的幼儿， 因此在设计中要求主园路坡度平缓、 路面材质平整、 游人可无障碍通行， 在局部可通过小园路设计石子路面满足游人的健身需求。

本研究的贡献在于通过对社区公园不同景观设计要素下游人压力指标的实测和对比分析， 找到有利于游人缓解压力、 放松身心的景观要素和设计模式。 在测试中选择在社区公园实际景观环境中进行实验， 有效控制实验的变量， 尽可能减少其他干扰因素， 从而相对准确地收集被试者在真实环境中的生理数据， 为社区公园景观的健康性设计提出了客观、 有针对性的依据。 由于受到实验样本数量限制、 测试中部分外界因素难以控制等问题， 本研究还存在一定局限性， 未来将进一步优化实验设计， 增加景观空间类型， 提高社区公园健康性设计及改造更新的科学性。