国际建成环境与体力活动领域研究回顾与展望

杨 剑，郭正茂

统筹城市建成环境的可持续发展，兼顾居民体力活动与健康促进，已然成为新时代城市化发展面临的重要课题，厘清两者关系、明确各自地位与价值是真正落实统筹兼顾发展战略的基石[1]。我国建成环境与体力活动领域研究尚处于初始阶段，理论上缺少本土化架构作为支撑，视角上忽略了身体活动与建成环境这一特殊人地关系本身的同一性，设计上缺乏纵向跟踪和实验性研究，方法上多源数据的获取与先进分析方法的应用匮乏，忽视了信息通信技术对虚实空间的考察[2]。而国外建成环境与体力活动领域研究的理论探索和实证考察相对成熟，对国外该领域研究的宏观把握与定量分析，厘清该领域研究进展，既可以弥补国内相关研究的空白，又有利于国内学者从整体上把握该领域研究的前沿问题，进而推动我国建成环境与体力活动的理论研究与实践发展。基于此，本研究借助科学知识图谱，以及量化与质化相结合的方式来解析上述问题。

1 研究方法

以Web of ScienceTM为来源数据库进行检索，根据文献对“体力活动”“建成环境”等词的翻译结合研究目的及相关专家建议，确定检索词为：(built environment* OR urban sprawl* OR community environment* ) AND (physical activity* OR exercise* OR health behavior*)。遵循文献检索“文题一致”和“优先考虑查全率”的原则[3]，共检索相关索引文献3 904篇，使用CiteSpace V可视化软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 国际体力活动与建成环境研究的学科架构

2.1.1 国际体力活动与建成环境研究的学科计量学分析

近30年共有52个学科领域关注“建成环境与体力活动”这一研究主题。如表1，从不同学科领域研究成果的数量来看，公共环境与职业健康、城市交通、医学领域、地理学、心理学分列前5位。从中心度来看，建成环境与体力活动涉及主要学科共现网络图谱的关键节点共有14个，公共环境与职业健康、医学领域、社会科学、心理学、工程学、体育科学等学科可视化中心度均大于0.1，说明这些学科对该主题的研究贡献度较高。此外，社会科学、教育学、可持续发展等学科领域属于低发文量而高中心度的潜优势学科。上述学科领域的知识体系为“建成环境与体力活动”这一研究领域提供了坚实的学理支撑。

2.1.2 国际体力活动与建成环境研究的多学科耦合分析

图1 国际建成环境与体力活动研究学科的双图叠加图

表1 国际建成环境与体力活动研究的主要学科信息表

如图1，国际建成环境与体力活动研究学科的叠加图谱分为两部分：Part One是来源数据中参考文献学科的分布示意图。研究发现，国际建成环境与体力活动领域的研究主要参考了医学、心理学、体育学、教育学、生态学5大学科的研究成果，这些学科作为建成环境与体力活动研究的来源，为该领域研究奠定了一定的理论基础。Part Two是研究来源数据中施引文献学科分布示意图。研究发现，该领域研究也正在逐渐影响环境学、健康学、体育科学、心理学、教育学、医学、经济学、经济政治学等诸多领域。Part One与Part Two以建成环境与体力活动领域研究为中介产生了学科间的紧密耦合联系。学科交叉是当今世界学术主流发展方向，如参考了医学、临床学的研究更多地被应用于健康学、神经科学、体育学等门类，参考了体育科学、心理学这些学科的研究多应用于教育学、心理学、体育科学以及健康学，由此呈现的学科交叉现象也为促成多学科协同攻克建成环境与体力活动领域复杂问题提供了坚实的学理基础。

2.2 国际体力活动与建成环境研究的发展脉络

国际建成环境与体力活动领域的相关研究始于20世纪末，随着时间推移该研究领域的前沿热点也一直保持着动态变化。通过统计CiteSpace Ⅴ软件后台数据发现，具有高中心度和高频次关键词出现在2005年和2014年，根据研究热点时区与时区突现的高频关键词及其中心度，结合特定时期高被引文献，通过主、客观相结合的方法将近30年来国际建成环境与体力活动领域研究的发展脉络分为以下3个阶段。

第一阶段，基础发展期(1992—2004年)：这一时期研究主要涉及建筑环境和城市景观对居民体力活动的影响、社区环境与居民体力活动和肥胖间的关系以及对影响体力活动的建成环境因素的探讨等[4-5]。高频关键词有：环境(environment)、体力活动(physical activity)、公共健康(public health)、城市(city)、行为(behavior)等，其中心度均高于0.10。对1992—2003年间研究成果的共被引文献进行图谱聚类发现，建成环境与居民骑行行为关系以及促进体力活动的建成环境影响因素是该时期研究的两大主题。特别是2003年《American Journal of Public Health》和《American Journal of Health Promotion》均出版了建成环境、体力活动和健康关系研究的专刊，在公共健康研究领域影响深远。2004年8月，在德国美因兹举办的世界行为医学大会上，由学者Salli、Owen等共同发起，创建了国际体力活动与环境网，这为增进研究者间的交流与合作提供了重要平台，为不同国家研究数据的整合分析提供了有效媒介。

第二阶段，高速发展期(2005—2013年)：这一时期高频与高中心度关键词主要有体力活动(physical activity)、建成环境(built environment)、步行(walking)、肥胖(obesity)、健康(health)等，其中心度均高于0.10。对2005—2013年间研究成果的共被引文献进行图谱聚类发现，该时期研究重点主要集中在建成环境与青少年体力活动和肥胖的关系研究、步行与建筑环境的关系研究以及旅游和出行与建成环境各要素关系研究[6-7]。与基础发展期相比，高速发展期无论是在研究主题的扩充、研究内容的广度与深度以及研究范式的多样化等诸多方面均实现了突破与提升。此外，该时期的部分重量级成果发表在《American Journal of Preventive Medicine》这一高水平学术刊物上，如2009年相继出版了介绍“设计下的积极性生活”项目以及“建成环境测量方法研究”的两次专刊，2012年又出版了“设计下的积极性生活”项目具体实施技术和方案的专刊。

第三阶段，繁荣发展期(2014—2019年)：该时期研究成果在前两个阶段的基础上实现了高速增长，肥胖(obesity)、超重(overweight)、体重指数(body mass index)、老年人(older adult)、青少年(adolescent)、儿童(children)、步行(walking)、建成环境(built environment)、体力活动(physical activity)、心理健康(mental health)等是该时期研究的高频与高中心度关键词。通过对该时期研究成果的共被引文献进行图谱聚类发现，繁荣发展期的研究主要集中在建成环境对不同人群(儿童、青少年、老年人等)体力活动的影响、建成环境对不同类型体力活动的影响(步行、骑行等)研究、邻里环境与体力活动的关系研究、体力活动的建成环境各要素评估与监测、体力活动评估方法(体力活动报告卡、智能穿戴设备、加速度计)、流行病学研究方法的拓展等[8-9]。该时期研究特征主要体现在研究方法更加综合、评估手段更加科学、变量关系更加精确、研究人群更加广泛，整体上实现了向深度综合化研究发展的路径。

2.3 国际体力活动与建成环境研究的热点分析

国际建成环境与体力活动研究热点图谱由131个节点和186条线连接组成，节点代表关键词，出现频次越高节点越大，节点间连线代表共现关系，线条粗细代表共现强度，如图2。由CiteSpace Ⅴ导出数据，合并表达意义相同或相近的关键词，得到国际建成环境与体力活动研究前20位的高频关键词，如表2。

图2 国际建成环境与体力活动研究热点

表2 国际建成环境与体力活动研究高频关键词及其中心度(前20位)

体力活动(physical activity)与建成环境(built environment)是出现频次最高的两个关键词，其中心度高达0.49和0.28，探讨两者关系也正是该领域研究的重中之重。体力活动的不同表现形式——步行(walking)、锻炼(exercise)、健康行为(health behavior)等高频关键词的中心度也均大于0.2，尤其步行是整个领域中心度最高的关键词，达到了0.7，由此可见步行的研究受到了众多学者的高度关注。学者Saelens等系统回顾了建成环境与步行行为的关系，发现步行行为与城市建筑密度以及到非居住目的地的距离和土地利用组合之间存在显著相关，而与道路连接、公园及开放空间之间的关系仍不明确[10]。建成环境的具体表现形式包括邻里环境(neighborhood)、土地利用(land use)、规划设计(design)、社区(community)等高频关键词，其中邻里环境和社区的中心度高达0.27、0.21，说明是学者重点关注的影响体力活动的重要因素。相关研究证实居住密度、土地利用度、街道连通性、美观性和安全性越高的邻里环境，居民体力活动水平越高[11]。多年来，各国学者一直致力于探索建成环境与体力活动的关系，然而对建成环境内部结构要素的解析仍有待进一步挖掘，明确建成环境诸要素与居民不同类型体力活动的精确化关系仍是该领域未来研究的热点和趋势。

肥胖(obesity)、健康(health)、体质指数(body mass index，BMI)是排名第4、5、10位的高频关键词，其中健康的中心度为0.15，这既是公共卫生领域研究的重要议题，也是国际建成环境与体力活动研究领域的前沿问题。尽管有证据表明成人肥胖受环境因素影响，但环境对儿童肥胖的影响仍需进一步探索[12]。Duncan研究发现户外娱乐场地、公园、地铁站、文化/教育场所等城市建成环境因素与青少年的BMI没有一致性[13]。究其原因可能在于该领域学者多以体重、BMI等来衡量健康水平，而有研究认为体重、BMI等身体形态学指标受遗传、饮食等的影响较大，并不适宜作为体力活动的健康效益指标。因此，建成环境与健康、肥胖间关系到底如何以及体力活动在其中扮演的角色等仍是未来该领域研究亟待解决的重要课题，此外，还需进一步考察体力活动其他健康效益指标与建成环境的关系。

儿童(children)、青少年(adolescent)、老年人(old adult)等高频关键词的中心度分别为0.12、0.30、0.14，说明儿童青少年和老年人是学者最为关注的群体。研究主要集中在建成环境与儿童青少年体力活动以及肥胖/超重/体质健康的研究、建成环境与老年人体力活动水平以及慢性疾病的研究。随着儿童青少年超重、肥胖等流行病的蔓延以及世界人口老龄化加速与慢性疾病的频发，儿童青少年和老年人已成为社会科学研究的重点关注人群。纵观近30年国际建成环境与体力活动研究领域发现对女性及残疾人群的研究较为鲜见。因此对特定人群，特别是女性、残疾人群体的深入研究可能是未来该领域研究的重要突破口。

美国是排名前20位的高频关键词中唯一的国家属性关键词。美国作为高度发达的现代化国家成为广大学者高度关注的焦点。自1955年哈佛大学创办《EKISTICS》(人居环境科学)杂志开始探讨美国城市的更新和发展问题起，政府先后通过《全民健康规划法案》、修订《精明增长立法指南》、成立美国精明增长联盟等一系列举措，为美国建成环境促进公共健康保驾护航。深入挖掘、借鉴美国建成环境促进公共健康的背后机理，对推动其他国家建成环境与体力活动领域的研究大有裨益。感知(perception)是排名前20位的高频词中唯一的理论性关键词，其中心度高达0.27。环境感知是影响个体行为决策的主因之一，环境感知理论、人与环境相互作用论、社会生态理论是该领域研究的重要理论基础，并一直沿用至今。干预(intervention)是排名第18的高频词，其中心度也大于0.1。相关研究主要通过干预身体健康相关建成环境，以期达到增加体力活动、控制体重、促进体质健康的目的，尤其是特殊人群体力活动的健康效益指标上，如儿童青少年肥胖/超重、老年人慢性疾病等。

2.4 国际体力活动与建成环境研究的演化分析

图3 国际建成环境与体力活动研究文献共引聚类图

如图3，根据聚类内容将共被引聚类分为3部分：Part One为国际建成环境与体力活动研究的源起、Part Two为对自变量(建成环境)的探索、Part Three为对因变量(体力活动与健康促进)的考察。对图中3部分进行再划分，特别是后两部分包括聚类较多，并对代表性节点的高中心度文献信息(表3)进行重点分析，以揭示该领域研究的演化特征，与该领域研究的发展脉络和研究热点交相呼应，完成对该领域近30年研究横向与纵向相结合的全方位解读。

表3 国际建成环境与体力活动研究各知识聚类高中心性文献

续表3

2.4.1 Part One：国际建成环境与体力活动研究的源起

Part One仅包括1个聚类#8：physical fitness(身体健康)，从聚类内文献引证连线可以看出#8出现在该领域研究的早期。这一聚类中的高被引代表文献为1998年Sallis发表的《Environmental and policy-Interventions to promote physical activity》，其中心度达到了0.1。学者Harris等研究发现Sallis、Ewing、Frank等学者为该领域的研究发展做出了突出贡献，其中仅学者Sallis发表的重要文献就占到核心文献总数的17.5%[14]。19世纪中期，工业革命推进了以英、美为首的国家城市化发展，同时也面临城市人口骤增、城市环境恶化以及城市设施落后、匮乏等问题。而“健康城市”理想模型和“田园城市”设想的提出为解决上述问题提供了重要框架。20世纪以来，医学领域高速发展，细菌理论主导的公共健康问题研究开始关注城市建成环境的物质空间形态设计。学者Sallis通过回顾同时期建成环境与居民体力活动的已有研究，发现良好的建成环境可以促进居民体力活动，并在基础上提出了促进居民体力活动行为的社会生态理论。

2.4.2 Part Two：对自变量——建成环境的探索

Part Two包括4个聚类：#1 measure(测量)、#3 environment determinants(环境影响因素)、#4 moderate intensity(中等强度)、#7 outdoor environment(户外环境)。综合考察各聚类高频关键词和高中心度文献，Part Two聚类可分为促进体力活动的建成环境影响因素研究(#3)、促进体力活动的建成环境评估与测量研究(#1)、建成环境对中高强度体力活动的影响研究(#4、#7)3个主题。

(1)促进体力活动的建成环境影响因素研究。

#3的聚类为environment determinants(环境影响因素)。建成环境影响因素的构成研究经历了从3D模型(密度、土地利用、设计)到5D模型(密度、土地利用、设计、可达性、距离)的转变[14]：①密度。源于20世纪80年代的新城市主义理论强调提倡建设高步行性、紧凑的城市社区类型，包含传统邻里社区发展理论和公共交通主导型开发理论。新城市主义理论是探讨城市建成环境密度与居民体力活动水平的重要理论支撑。学者Oakes等研究发现高密度、紧凑型社区建成环境有助于促进居民选择步行或骑行的交通出行方式，进而增加居民体力活动水平[15-16]。但学界对社区建成环境的特定密度阈值与步行、骑行等交通方式选择间的因果关系并未形成统一定论。②土地利用。城市空间结构生态化基本理论认为城市空间与功能的多样性依赖土地利用程度，学界也普遍认同土地混合利用与居民出行距离之间存在显著相关关系，即城市土地混合利用程度越高，居民出行距离越短，更有助于居民绿色出行方式的选择，进而促进居民体力活动水平的增加[10]。熵指数已成为衡量土地混合利用程度的惯用指标，Forsyth等研究发现熵指数每增加1个单位，居民交通性步行会相应地增加5.8倍，休闲性步行相应地增加1.5倍[16]。③设计。已有研究证实城市建成环境设计内容越丰富，居民感知到的安全感与舒适感就越多，尤其是城市街道网络的建成特征[17]。学者Kerr等发现人行道连续度与居民步行量呈显著正相关，路网结构越清晰，越有助于居民交通性体力活动的增加[18-24]。④可达性与距离。学界对可达性、距离与居民体力活动水平关系的研究结论较为一致：可达性越高，居民就可在短距离内完成出行目的，越有利于居民选择步行或骑行的通勤方式，增加体力活动水平[17]。

(2)促进体力活动的建成环境测量与评估研究。

#1聚类为measure(测量)，对影响体力活动的建成环境进行科学测量与评估，是解构建成环境与体力活动复杂关系的关键，也是该领域研究发展的重要突破口。国外早期对建成环境测量指标的研究主要集中在易达性上，即身体锻炼与设施易达性/设施便利性间的关系[19]。在城市规划和交通管理领域，研究者们利用地理信息系统(Geographic Information System，GIS)技术和现场评估等方法探讨了土地利用模式与居民交通性体力活动间的关系，随着GIS技术和遥感影像技术的发展，使得影响体力活动的建成环境测量指标不断丰富、测量方法不断创新。国内学者陈庆果、何晓龙等系统综述了国内外促进体力活动的建成环境测量发展进程，学者宋杰则从理论层面出发对社区健身环境的概念和结构进行界定，为本土化问卷量表的编制奠定了基础，学者翁锡全、王茜等编制了相关问卷量表评价体力活动建成环境。近年来，国内学者也逐渐开始运用GIS技术考察城市建成环境与体力活动间的关系[20-21]。

学界对影响体力活动建成环境的测量与评估主要从主观和客观测量两方面入手。主观测量方法主要包括：①问卷量表，测量被试对体力活动建成环境的主观感知，如对功能性、安全性、美观性、目的性等的感知[22]，目前广泛使用的量表包括来自美国的社区居民步行环境量表(NEWS)和来自欧盟的ALPHA环境问卷。周热娜等修订了ALPHA环境问卷，并进行了本土化探索[23]。②现场评估，通过提取评估区域内建成环境的要素形态、色彩、布局、景观、舒适性等数据信，分析各属性特征。现场评估的工具一般由环境因素评定表和编码说明书构成，早期研究需要研究者通过亲赴现场按评定表内容进行编码。随着新型手段和技术的发展，研究者也可通过环境视频、街景地图、监控摄像等方法进行评估[24]。③认知地图，要求被试在纸上绘制自己对居住区的空间意向，收集居住区的体力活动建成环境相关要素。以往研究证实通过绘制认知地图可以获取建成环境的拓扑关系、路径描述、固定功能等多种类型信息。根据绘图方式方法的不同可分为自由描画法、限定描画法、空间要素图示法以及圈域图示法等。

客观测量方法主要包括GIS技术和遥感影像技术。GIS可以对各类地理空间数据及描述这些地理空间数据特性的属性进行空间定位和动态过程分析，大大提高了建成环境客观测量的准确率。当前，建成环境的测量仍以特定的测量点为中心，即缓冲区内与个体体力活动相关的建成环境。与主观测量相比，客观测量虽然研究起步较晚，但GIS以数据获取快速、精确、综合的优势被广大研究者青睐。目前，遥感影像技术在建成环境与体力活动领域的研究中应用较少，可能与其无法捕捉建成环境的部分细节特征以及数据更新、图像清晰度等方面有关，而且遥感影像技术对研究者的专业技术技能要求较高。随着新手段、新技术的发展与变迁，主、客观测量范式的耦合应是未来体力活动建成环境测量研究的发展趋势。体力活动建成环境数据的获取也将更加准确、全面，建成环境与体力活动的关系也会愈加清晰。

(3)建成环境对中等强度体力活动的影响研究。

聚类#4为moderate intensity(中等强度)、聚类#7为outdoor environment(户外环境)。体力活动指南指出成年人需要每周至少进行150 min中等强度体力活动以维持健康。目前体力活动干预研究的重点已经从剧烈的身体活动转向户外快走、慢跑、骑行等中等强度的体力活动，有研究建议采用社会生态学的方法进行体力活动的研究和实践[22]。已有研究也证实在户外环境下，如城市公园、绿地等场地，居民更易达到中等强度体力活动水平，城市公园、绿地的数量、面积及可达性等均与居民中等强度的体力活动水平正相关[25]。

2.4.3 Part Three：对因变量——体力活动与健康促进的考察

Part Three包括4个聚类：#0 old adults(老年人)、#2 children(儿童)、#5/#6 walkability(可步行性)。综合考察各聚类高频关键词和高中心度文献，Part Three聚类可分成建成环境对儿童青少年体力活动与健康促进研究(#2)、建成环境对老年人体力活动与健康促进研究(#0)、建成环境与可步行性研究(#5、#6)3个主题。

(1)建成环境对儿童青少年体力活动与健康促进研究。

近年来，世界各国均在积极探索提高儿童青少年体力活动水平的有效干预途径，而西方学者已将注意力集中在建成环境对儿童青少年体力活动的影响上。与其他因素相比，环境因素对行为的影响范围更广且效果更持久。已有研究证实步行指数、交通状况及健身场所可及性等环境指标与儿童青少年总体体力活动有着稳定的关系[26]；还有大量研究探讨了建成环境对儿童活跃出行行为的影响，如Wong研究发现距离是儿童活跃通勤方式的最稳定影响因素，道路环境特征(如基础设施、障碍物等)、家长感知的交通和行人安全性也是影响儿童活跃出行行为的重要因素[27]；此外，也有学者将特定的体力活动场景进行了针对性的环境影响因素研究：在时间特异性方面，Mota发现非在校时段，住宅附近健身场所数量与儿童青少年体力活动水平呈正相关[28]；在空间特异性方面，Nuno研究发现儿童青少年感知到的活动空间越充足、安全，越倾向于参与户外活动[29]。

(2)建成环境对老年人体力活动与健康促进研究。

世界人口老龄化日趋严重，老年人机体功能减退、体力活动不足已成为公共卫生健康领域关注的焦点问题。老年人受机体功能的限制，其体力活动区域主要集中社区及周边环境，因此社区及周边建成环境对老年人体力活动水平的增加尤为重要，也是国际建成环境与体力活动研究的热点之一。步行是老年人体力活动的主要来源，已有研究证实城市社区周边建成环境的可步行性与老年人体力活动存在显著相关关系。Nathan等均发现居住在离周边锻炼设施较近的老年人有更高的步行活动[30]；也有研究证实高住宅密度和土地利用程度以及较好的街道连接性均可以促进老年人交通性体力活动水平的增加，居住在离公园较近的老年人则可显著提高其休闲性体力活动水平[31]。此外，Tsunoda发现当住宅附近安全设施齐全、环境美化较好时，老年人每天会至少增加1 h的步行活动[32]。因此，合理规划城市社区及周边建成环境对提高老龄化人口体力活动水平，进而促进其身体健康具有重要意义。

(3)建成环境与可步行性研究。

#5和#6两个聚类均为walkability(可步行性)，由此可见可步行性受到众多学者的高度关注。步行是建成环境促进体力活动的重要途径，可步行性不仅是通勤方式的简单选择，对建成环境可步行性的关注也映射出学界对当前以机动车为导向的城市发展模式的反思。建成环境可步行性的早期研究主要关注居民的社区安全和美学感知。Croucher等研究发现相比其他群体而言，女性和老年人群体更加关注社区安全，而家长对社区安全的感知也会影响儿童体力活动水平[33]；对休闲性步行者来说，美学感知需求代替了对交通效率的追求，进而提高了步行者的体力活动水平[34]。社区环境步行性量表是国际常用的可步行性测度工具，涉及密度、土地利用、可达性、街道连通性、基础设施等[35]。此外，Frank等提出的步行性指数也可较准确地衡量社区建成环境健康影响的有效性，已被广泛应用于建成环境与体力活动及健康促进研究领域中[36]。

3 结论

(1)公共环境与职业健康、医学、地理学、心理学、教育学、体育科学等学科为国际建成环境与体力活动领域研究提供了完整的知识体系和坚实的学理支撑，体现了鲜明的学科交叉特色。

(2)近30年国际建成环境与体力活动的研究脉络具有显著的阶段性变化特征，可分为：基础发展期(1992—2004年)、高速发展期(2005—2013年)和繁荣发展期(2014—2019年)，实现了由宏观研究向微观研究转变的历程。

(3)国际建成环境与体力活动的研究热点紧紧围绕促进体力活动的建成环境影响因素研究、美国建成环境促进公共健康的先进经验、建成环境与儿童青少年、老年人体力活动及健康促进的关系，特别是对肥胖、慢性疾病的研究等。

(4)国际建成环境与体力活动领域研究的演化特征主要体现在对自变量(建成环境)的探索和对因变量(体力活动与健康促进)的考察两条路径：自变量方面，是不断厘清建成环境影响因素和不断更新测量手段的纵向化研究历程；因变量方面，对特殊群体(儿童青少年、老年人)的研究体现了鲜明的时代诉求。

未来，在国际建成环境与体力活动领域的研究中跨学科与跨部门研究合作将更加紧密；对女性、残疾人等特定群体的研究可能是该领域研究的重要突破口；肥胖、超重、慢性疾病等依然是该领域研究热点与前沿，健康促进将成为建成环境与体力活动研究的重要着力点；建立基于计算机互联网和GIS技术的建成环境与体力活动监控平台，为政府规划部门提供决策参考，将成为学界研究的主攻方向之一。对我国而言，本身高密度、高连通性的建成环境与发达国家低密度、低混合度的城市特征差异较大，其研究范式并不一定能适应我国国情，未来需增加针对我国建成环境与体力活动领域的实证研究，实现本土化理论创新与实证探索的协同发展。