建成環境對公共健康影響的尺度與方法研究*

李經緯 歐陽偉 田 莉 LI Jingwei, OUYANG Wei, TIAN Li

0 引言

現代城市規劃的緣起與公共健康密切相關，創造健康的人居環境、提升居民生活水平是城市規劃的主要目標之一。城市規劃與公共健康相關的重要環節在于建成環境。建成環境作為城市規劃建設在空間上的反映，是影響居民公共健康的重要載體，其作用不容忽視。大量研究表明，健康不僅受到遺傳因素、生活方式、社會經濟等因素的作用，還與建成環境要素密切相關。

目前，全球有55%的人口居住在城市地區，到2050年這一比例預計達到70%。隨著我國城市的快速發展，城市突發事件、環境污染、居民體力活動缺乏等問題日趨嚴重。這引起公眾對建成環境與健康問題的廣泛關注。據世界衛生組織（WHO）估計，約24%的全球公共衛生負擔歸因于不斷變化的城市環境[1]。解決居民的健康問題已經成為未來的全球性挑戰，通過改變生活方式和建成環境能夠更好地促進健康。規劃師和決策者一直致力于建設更宜居的健康城市，其中，探索城市環境如何影響健康是較為有效的路徑。我國關于建成環境與公共健康的實證研究剛剛起步，從理論到實踐的探索仍在繼續。本文通過對國際上相關理論和實證的文獻研究，總結建成環境對公共健康影響的研究尺度和研究方法，提出健康導向下的建成環境構建策略，以期對我國健康城市的建設提供參考與借鑒。

1 建成環境對公共健康影響的研究基礎

1.1 理論基礎

隨著建成環境與公共健康的相關研究在城市規劃學、社會生態學、公共衛生學、環境行為學等跨學科的融合中起步，衍生出一系列相關基礎理論。其中影響較大的是社會生態學理論和城市生態系統理論。

社會生態學理論是以Brownfen Brenner的生態系統論為基礎，后由Sallis等人結合健康行為促進理論提出的針對人群尺度促進健康行為的環境干預框架。該理論指出公共健康研究應該關注創造支持性環境，強調人與社會環境之間存在的密切關系，環境與人的行為、健康之間存在多方面互動影響[2]。該理論在揭示建成環境對體力活動影響機制的實證研究中得到了廣泛應用[3]。

隨后Barton[4]350，[5]在2005年提出城市生態系統理論，試圖將生態學系統方法與健康決定因素理論整合到一個簡單的概念模型中（Settlement eco-system health map）。該理論認為公共健康既受到個體層面遺傳因素、生活方式等方面的影響，也與社會資本、地方經濟發展水平、人類活動、建成環境、自然生態條件等外在因素有關；指出在城市發展的過程中，城市規劃對健康的干預主要集中在建成環境的圈層中。與社會生態學理論不同，城市生態系統理論試圖引導城市規劃對公共健康的主動干預，并用來分析健康決定因素之間的相互作用，有助于可持續發展和健康影響評估等項目的應用。

這些理論的探索為建成環境與公共健康的研究奠定了理論基礎和研究框架，也為城市規劃干預公共健康提供了更為明晰的路徑。通過城市規劃改善建成環境的品質，可以對健康起到積極的促進作用。

1.2 建成環境對公共健康的影響路徑

目前，關于建成環境的定義和衡量大多數聚焦于實體空間環境，即可以通過規劃設計和建設進行改變提升的建成環境，涉及城市片區、街道、社區等多個空間尺度。1997年Cervero和Koekelman[6]提出著名的3D模型，其將建成環境分為密度（Density）、多樣性（Diversity）、設計（Design）3個維度。在3D模型的基礎上，2010年Ewing和Cervero[7]增加了目的地可達性（Destination accessibility）、公共交通站點距離（Distance to transit）兩個因素，從而擴展為目前應用較廣泛的5D模型。隨著對建成環境研究的深入，Handy等[8]基于社區層面的研究指出，建成環境可以通過土地使用模式、交通系統和設計3類要素進行構建。

建成環境對公共健康的影響因素眾多，但主要的影響路徑可以歸納為自然生態環境和健康行為活動兩個方面。自然生態環境的影響路徑是指一些建成環境要素，如綠地、水域等開放空間通過減緩對自然環境的污染（如凈化空氣、水環境），引發居民正面情緒，對健康產生積極影響；相反，城市蔓延、不合理的道路交通組織帶來的過度依賴小汽車出行的交通方式，造成交通擁堵，加劇機動車尾氣超標排放，會使人們過多地暴露于空氣污染，因對自然環境的破壞而影響健康。

健康行為活動分為居民的體力活動和社會交往活動。建成環境要素會對居民的身體行為活動和心理狀態產生影響。如土地利用構成、街道連通性、社區可步行性等要素可能會通過促進居民轉向慢行交通的出行方式，包括增加居民主動步行、騎行等休閑或交通性體力活動的機會，或者通過增加居民外出進行身體鍛煉的意愿等，來促進體力活動的發生。良好的體力活動水平會降低多種慢性病癥的風險，包括心血管疾病、糖尿病、癌癥、高血壓、肥胖、抑郁癥等[9]。高品質的建成環境也會營造宜人的社會環境，鄰里街道和公共開放空間是提供社會交往活動的最佳場所，如娛樂、體育活動資源、社會文化服務等。當居民有更多的戶外活動時，他們更有可能與鄰居互動，從而加強他們的社會聯系[10]。社會聯系有多種形式，包括交談、共同活動等。學者普遍認為，積極參與社區活動或與他人進行社會交往的人往往壽命更長，身體和心理都更為健康[11]，[12]612。

2 建成環境對公共健康影響的研究尺度與要素

不同尺度的建成環境對健康的影響要素和方式不同。總體來說，建成環境對健康的影響可以劃分為宏觀、中觀、微觀3個尺度（見圖1）。宏觀層面的研究內容主要集中在全球/國家/區域尺度的人居環境變化，關注由人類活動引起的氣候變化和土地利用格局變化對人類健康造成的影響；中觀層面的研究內容主要涉及城市/縣尺度的建成環境，這個尺度通常包含居民在日常活動中習慣使用的所有空間，通過城市形態、道路交通組織、景觀網絡等功能性布局影響居民出行方式和生活環境質量，間接作用于居民健康水平；微觀層面的街道/社區尺度，是目前國際上關于建成環境研究主要關注的領域，其建成環境要素對公共健康的影響更為顯著，因為居民大部分時間都在社區中度過。其空間面積相比城市較小，內部用地種類沒有城市尺度豐富，因此研究主要設施的可達性、可步行性和社區空間環境品質等與居民體力活動及社會交往相關的建成環境要素更具參考價值。

2.1 宏觀尺度 : 全球/國家/區域

2.1.1 氣候變化

在人類聚居活動引起的全球問題中，氣候變化是一個核心挑戰[4]355。在全球城鎮化快速發展的過程中，經濟增長伴隨著人類大量的生產和生活活動，工業生產、建筑建造和交通化石燃料燃燒帶來的二氧化碳等溫室氣體排放，使空氣中的顆粒物增多，臭氧層被破壞，人居環境不斷惡化。2014年，IPCC第5次氣候變化評估報告認為，21世紀的氣候變化會加劇現有的健康問題，會通過由于氣候變化導致的氣候變暖、暴雨洪澇、干旱、酸雨頻發等造成的暴露效應對人類健康產生直接影響，或通過生物性傳染病、水源性傳染病等對水源、空氣質量等自然系統的破壞造成對人類健康的間接影響[13]。

圖1建成環境對公共健康影響的研究尺度

2.1.2 土地利用格局變化

全球城鎮化和工業化的快速發展，帶來建設用地大幅擴張，造成土地利用覆被變化，在全球和區域尺度上引發諸多健康效應。建設用地的擴張一般伴隨著耕地、綠地等生態用地的減少。城鄉原本的土地覆蓋類型被鋼筋混凝土、水泥地面所代替，而城市人口和產業的擴張消耗了大量的水電及其他生物資源，也會導致廢棄物排放的增加，造成各類環境污染，并給人的心理和身體健康帶來不適。此外，遭到破壞的森林地表植被會引起森林附近流域河流沉積物的增加；建設用地增加導致的土地覆被變化還會增加營養元素及懸浮物的入河流量，對地表水和地下水造成污染；同時大量耕地的減少也會影響糧食產量，導致營養不良、饑荒等糧食安全危機，對居民身體健康產生影響。

2.2 中觀尺度 : 城市/縣

2.2.1 城市形態

城市形態（Urban form）是指城市的物質空間布局和開發模式[14]。緊湊的城市空間形態和精明增長的城市發展模式，能夠創造良好的身體活動環境，有助于減少居民久坐時間，有益于身體健康。而我國快速發展導致的大城市土地利用粗放、空間無序蔓延的現象越發嚴重。隨之引發的交通擁堵、能源消耗過度、低水平體力活動及缺乏社會交往等現象會對居民健康產生負面效應。建設用地蔓延會帶來低密度的城市建成環境，建成區密度越低，則會導致居民的小汽車出行依賴度越高；建設用地格局越復雜、越分散，居民通勤距離越長，能源消耗和交通污染越嚴重，增加居民的健康風險[15]22。此外，還有研究表明，分散的城市形態下人類聚居點的分散可能會進一步導致水環境、空氣環境的惡化[16]，并間接作用于居民健康。

2.2.2 道路交通組織

城市發展與交通規劃的結果會影響居民的出行環境，不同的日常交通出行方式會對居民的體力活動水平和健康產生影響。以小汽車為主導的城市交通系統，會出現道路封閉化、高速化，以及占用林蔭道、人行道和自行車道的情況，從而迫使人們更多地依賴汽車出行[17]，降低身體活動的發生。研究表明，利用小汽車通勤更容易引起超重或肥胖的健康問題[18]，長時間通勤的人更有可能患高血壓，更容易感覺到壓力，并且在非常擁堵的情況下，司機的自評心理健康狀況更低[19]。

良好的交通網絡與公共交通供給有利于激發居民的出行意愿，提升出行頻率[20]。發展城市慢行交通網絡有利于減少交通擁堵和空氣污染，吸引居民開展更多的體力活動[21]。城市高質量、便捷的公交系統能在一定程度上減少居民使用小汽車的頻率，在到達公共交通站點的過程中，會發生大量的步行或騎行活動[22]，并且與小汽車出行相比，公共交通的出行方式還會減少心理壓力[23]，有益于居民的身心健康。

2.2.3 景觀網絡

城市中的景觀系統對居民的身心健康有益，特別是綠色和藍色空間的可達性和質量與人類健康息息相關[24]。景觀系統的可達性可以鼓勵居民進行鍛煉和社會交往，有助于減少肥胖，并降低整體健康不佳的人口比例[25]。自然環境可以有效緩解精神壓力與焦慮[26]，緩解疲勞[27]，調節不良情緒，改善居民的心理健康狀況。研究表明，城市居民傾向于使用大面積、結構完整的綠色空間[28]，綠色空間面積大小與居民心理健康呈正相關[29]，而綠地景觀越破碎，對居民健康產生的有害影響越大[30]。因此，整合大范圍地區的景觀資源，如公園、綠道等，不但可以提升城市整體的環境質量，而且綠色和藍色空間還可以減少城市的環境危害，如減少相關的空氣污染和噪音[31]，促進居民健康。

2.3 微觀尺度 :街道/社區

2.3.1 設施可達性

街道和社區作為向居民提供日常生活服務的主要場所，其基本的公共服務設施可達性直接關系到居民的公共健康[32-33]，如社區中醫療、文化娛樂、零售等服務設施。首先，距離社區診所、藥房和超市等設施越近，則越容易獲得醫療保健服務，購買藥物和健康食品，對改善健康產生直接影響[34]。其次，設施可達性營造的便利服務環境會對運動、飲食等與健康相關的行為產生影響。操場、公園和健身房等休閑娛樂場所可達性的提升，能夠增加公共空間的使用頻率，進而增加休閑性活動[35]；超市可達性的提升則與更健康的飲食行為相關[36]。最后，設施可達性對社區居民的社會互動過程產生影響，如社會交往、社會凝聚力和安全感知等[37-38]。

2.3.2 可步行性

大量研究發現，更適宜步行的環境與更高的體力活動、更好的健康水平呈正相關[39-40]。常用衡量可步行性的指標主要有土地使用混合多樣性、街道連通性、公共交通設施密度等。社區土地的混合使用與增加步行活動和減少小汽車出行相關[41]，Inoue等人對日本社區的研究發現，社區土地的混合使用度越高，居民更傾向于步行出行[42]。土地的混合使用會在較短的通勤距離內為居民提供多樣化的需求，降低交通擁堵，減少能源消耗；混合用地還有助于形成充滿活力的社區中心和良好的鄰里關系，增加居民的社會活動，從而促進居民的身心健康。街道網絡的連通性和步行設施的可用性，與休閑型和交通型體力活動的增加[43-44]，以及較低的身體質量指數（BMI）相關[45]。此外，公共交通設施的密度也會在一定程度上影響居民的出行方式，居民住在公交站密度更高的社區，可通過減少機動車出行增加身體活動，促進身體健康[46]。

2.3.3 空間環境品質

社區的設計決定了空間環境品質，如社區安全性、美學性等，可能會在促進居民健康的生活方式、增加日常外出活動、社會互動和交往中發揮重要作用。社區安全性與健康水平密切相關，居民認為自己所在的社區不安全會加重心理焦慮[47]和不良的健康狀況[48]。而社區較高的安全水平和社會凝聚力則會呈現更好的健康結果[49]，與犯罪安全、交通安全相關的安全要素感知，通過影響居民的戶外活動意愿進而影響其體力活動[50]；日本的一項研究發現，在住宅附近有安全設施時，老年人的步行活動時間顯著提高[51]。社區美學（道路綠化、有吸引力的建筑物、自然景觀等）會增加居民的休閑活動時間[52]，并促進居民選擇主動的出行方式如步行，促進體力活動的發生[53]，同時提高社區安全感以及居民健康水平[54]。

3 建成環境對公共健康影響的研究方法

3.1 指標測度

3.1.1建成環境指標

空間數據被廣泛使用在多個尺度上，為建成環境指標與健康的相關研究提供了新的認識。研究人員在概念化地理尺度時，使用不同的方法。較為常見的做法是以居民的地理編碼地址為中心，在周圍劃定一定距離的緩沖區作為研究區域，也有以社區、街道、城市的行政邊界作為研究區域。在指標測度上，現有的研究使用客觀、主觀或混合方法來進行測量。

客觀的建成環境測度應用較多。這類研究假設居住在同一地區的居民會受到周邊環境的類似影響。客觀的建成環境指標有不同的來源，如實地調研勘測的數據、統計年鑒的數據、土地利用數據庫、遙感圖像和其他調查數據[55]57。客觀的測量更有可能反映建成環境的實際空間屬性，并促進研究成果直接轉化為規劃實踐，但很難對居民在建成環境中的體驗、暴露和互動及其如何影響健康行為和結果形成完整、準確的評估。

相對于客觀建成環境屬性，居民對建成環境的主觀感知和滿意度更容易通過影響情緒和健康行為間接作用于居民健康狀況。主觀的建成環境基于居民對周邊環境特征的感知和評價，不同個體對相同的建成環境感知可能存在不同的反應。主觀評價的測量方法包括問卷評估、開放式訪談等，以評估受訪者對建成環境的感知。其主要缺點是耗時耗力、樣本量小。近年來，隨著計算機視覺和深度學習技術的發展，結合街景影像（如谷歌、騰訊、百度）提供的大數據，為評估建成環境的主觀感知提供了新路徑[56]。

為了克服早期研究僅使用客觀或主觀建成環境特征的局限性，有研究同時考慮客觀和主觀指標與健康行為或結果之間的聯系[55]59，[57]。主觀評價與客觀測量的建成環境指標相結合，能夠更加準確、有效地探究建成環境對個體健康不同維度影響的相對強度和調節機制。比如在Zandieh等[58]研究中，混合方法的使用既能識別步行行為的建成環境決定要素，又能理解參與者對環境的感知如何對步行行為產生影響。

3.1.2 健康狀況指標

“健康”是指身體、精神和社會方面完全健康的狀態，而不僅僅是沒有疾病和疼痛[59]。在大多數研究中，健康水平強調的是不同維度的健康結果（如身體質量指數BMI、各類疾病的發病率或死亡率、期望壽命、心理健康、社會健康等），或總體健康水平（如自我評價健康）。健康指標的測度也相對簡明，主要包括主觀自評健康和客觀健康指標。前者一般通過問卷調查的形式，被調查者匯報所患的各類疾病史、總體健康狀況的評價、孤獨感的評價等。客觀健康指標是通過醫院、診所的數據庫客觀記錄的，一般更為準確真實。總體而言，主觀自評獲取健康數據的方式操作簡便，但因為個人的主觀因素影響容易產生誤差，客觀數據更為精準，但獲取難度及成本更高。

3.2 研究方法

前期相關研究大多通過回歸分析探究建成環境與公共健康的關聯，其中多水平模型（Multilevelmodel）應用較為廣泛。因為樣本數據具有分級結構，低水平（層次）的個體健康數據嵌套在高水平（層次）的社區、街道、城市建成環境數據中，多水平模型可以解釋不同水平的變量與因變量的關聯。但很少有研究能夠證明兩者之間的因果關系，后期有部分研究開始采用結構方程、通徑分析等方法試圖探索建成環境對公共健康影響的中介變量[12]611，[15]17，為公共政策的制定提供更加準確的依據。

自選擇機制（Self-selection）是探究因果關系時需要考慮的因素。自選擇機制的產生源于個體選擇居住地的過程，人們可能會基于多種社會經濟變量來選擇自己的居住地，受到自身的居住偏好、行為態度、飲食習慣，以及對健康的重視程度等因素的影響[60-61]。例如，有活動意識的人更有可能搬到步行能力強、體力活動多的社區[62-63]。這就導致很難探究參與者的體力活動量和身體健康是由建成環境決定還是受到主觀行為偏好的影響。目前，有研究通過在回歸中納入居民對居住地選擇的偏好、出行及生活方式、健康意識等變量，來對建成環境與健康之間的因果關系和調節機制進行深入探索[64]。也有研究采用經濟計量學中的工具變量法來克服自選擇機制，通過識別與內生解釋變量相關但與誤差項不相關的工具變量來消除內生性[65]。

此外，既有研究多數為橫向截面數據。這也是難以產生因果推論的原因之一[66]。橫截面數據集用于觀察建成環境在一段時間內對健康結果的累積影響時，存在一定難度，因為環境對健康的影響貫穿在居民的一生之中。縱向數據可以為建成環境是否對健康有因果影響提供更穩健的證據。可追蹤一段時間內建成環境的變化對健康的影響，同時還可以大幅規避自選擇問題的干擾。近期，還有一些研究采用“自然實驗法（Naturalexperiment research）”來探索建成環境的變化對健康的影響[67]。許多自然實驗的基本假設是，當人們在一個地方停留時間足夠長的時候，因其暴露在不斷變化的建成環境中（如新的公園、市場的建設），他們的健康狀況會發生變化。

4 結語

在公共健康與城市規劃問題重回公眾視野的今天，建成環境對居民健康的影響成為跨學科研究的重點。人類的社會經濟活動、城市發展模式、規劃和環境政策以及健康和福利等方面都在以各種方式相互作用，不同尺度的建成環境與健康之間的關系也極其復雜。通過不同學科、機構之間的合作來建設健康的人居環境成為必然趨勢。

總體來看，建成環境對公共健康的影響尺度可以分為宏觀、中觀、微觀3個層面。其中宏觀尺度上的建成環境要素主要通過影響自然生態環境而作用于健康，中微觀尺度的建成環境主要通過影響健康行為活動而作用于居民健康。宏觀層面指全球/國家/區域的空間尺度，側重于氣候變化、土地利用格局變化等，通過制定促進生態系統健康的氣候變化適應政策、控制特定區域的開發建設和經濟活動，或通過保護綠色空間維持生態系統多樣性來促進公共健康。中觀層面指城市/縣的空間尺度，側重于城市形態、道路交通組織、景觀網絡等，通過優化城市形態、控制城市蔓延，構建完善的城市慢行交通系統，營造更加完整的景觀空間來促進公共健康。微觀層面一般為街道/社區的空間尺度，這也是最常用的尺度，其關注設施可達性、可步行性和社區空間品質等特征，提倡混合使用的土地利用模式、連接良好的街道網絡，并通過提升社區設施的可達性，打造社區適宜的步行環境，同時關注社區安全舒適的環境建設與和諧的鄰里交往等方面促進公共健康。

此外，不同空間尺度與不同類型的疾病存在關聯，傳染病會通過人群流動快速在全球范圍內大規模暴發，空間流動性極強，造成嚴重的公共衛生負擔，需要通過傳統公共衛生手段進行治療和預防；而非傳染性疾病，如心腦血管疾病、肥胖等慢性病，其病因往往屬于個人生活和行為習慣，則更可能通過改善街道、社區層面的建成環境要素進行干預。目前，城市規劃學科更多關注中、微觀層面的建成環境，致力于改善城市人居環境質量。特別是社區建成環境對公共健康的影響，在未來的研究中，對建成環境與健康關系的探究需要更多跨學科的研究，深入理解不同尺度的建成環境對居民健康的作用機制和路徑，為建設健康的人居環境提供參考與借鑒。