基于公共健康需求的城市社區公園景觀設計?

張 琳 劉蘇燕 賈 虎 張廷華

1 同濟大學建筑與城市規劃學院 上海 200092

2 上海市公園管理事務中心 上海 200023

3 上海辰山植物園 上海 201602

從2003 年的SARS 病毒到2019 年的新型冠狀病毒， 人們愈加意識到城市公共環境健康對促進人類社會發展的重要性。 嚴峻的疫情之下， 城市綠化與公共健康的內在關系和作用機制也更值得深入思考。 目前， 許多專家學者對健康導向的風景園林進行了相關研究， 探求生理、 心理及社會健康一體的公共健康環境。 但由于綠色開放空間的健康作用及其效用過程尚未明確， 很難將健康的相關理念有效地與綠色開放空間的設計相結合[1]， 因此更需要大量科學的、 定量的實驗測試以支撐和完善相關研究。

本文以上海社區公園為研究對象， 通過對影響人體壓力值生理指標的實測和對比， 分析社區公園景觀設計對居民健康的影響， 發現有利于公共健康需求的社區公園環境特征， 從而建立社區公園健康效用與景觀設計之間的聯系， 探討提高社區公園健康性的設計策略。

1 社區公園對城市公共健康具有重要意義

建設和發展“健康城市” 是實現黨的十九大提出的“健康中國戰略” 的重要組成部分，而健康導向的風景園林強調的正是以城市綠色空間引導健康生活方式、 以健康的生活方式預防疾病的產生[2]、 建立“設計推動的積極生活”體系[3]。 社區公園作為用地獨立、 具有基本的游憩和服務設施， 能夠為一定社區范圍內居民就近開展日常休閑活動服務的綠地， 是城市形成開放性、 可達性、 親民性公園體系的重要組成部分， 能夠滿足居民親近自然、 鍛煉身體、緩解壓力的生理和心理需求， 是建設健康城市的重要載體。 截止2018 年底， 上海有公園300座， 其中社區公園233 座， 優化社區公園的景觀設計、 促進城市生態環境良好和居民生命健康是一個具有緊迫性的研究課題。

城市公園對公共健康的積極性影響已在大量研究中得到證實。 城市綠地與城市居民的生活質量正相關[4]: 所有年齡和性別的人對綠色空間都有很高的偏好， 在綠色區域具有更加開放和更輕松等特征[5]； 城市公園是居民接觸自然環境最直接有效的場所[6]， 公園中的自然景觀具有使人注意力恢復(ART)[7]、 壓力減少(SRT)[8]的作用，其恢復體驗與在自然環境中的恢復效果類似， 是促進人群健康恢復的重要資源[9]； 公園綠地能夠使人的情緒得到放松、 血液含氧量增加、 心肺功能有所改善[10]， 從而減少過激行為、 緩解精神疲勞、 提高居民處理問題的能力[11]； 社區公園中的草地、 灌木、 喬木、 花卉、 水體、 置石、 山體坡地和動物等具有高恢復性潛能[12]， 自然性因子、感知性因子、 休息性因子和活動性因子等4 個維度都證明社區公園對緩解人群精神壓力具有積極作用[13]， 可提升社區居民的健康水平。 進而， 基于神經科學與建筑學的結合闡述風景園林的康復原理、 指導了康復景觀的設計[14]， 提出了康復花園中植物環境與人體健康的密切關系和康復作用[15]。

在研究方法上， 主要以問卷調研等主觀分析為主， 隨著風景園林學與心理學、 行為學、 醫學、計算機視覺注意機制前沿研究成果的交叉[16]， 利用現代技術手段監測景觀環境下被試者生理指標的相關方法也得到應用， 并取得了一些研究成果:如運用眼動儀、 皮電傳感器、 精神壓力分析儀、生物反饋中間系統等儀器設備， 捕捉不同景觀要素下人體溫度、 皮電、 心率、 皮質醇、 血容積脈波等生理指標的變化， 以測定景觀要素對人注意力和壓力水平的影響[17]； 通過腦電波測試實驗者觀看不同類型景觀圖片的反應， 發現森林景觀、廣場鋪裝、 水景、 植物群落對實驗者身心健康的影響[18－19]； 通過手臂肌電值測試自然景觀對老年人及青少年抑郁癥患者的療效等[20]。

2 研究方法

綜上， 壓力是衡量人體健康的一個重要指標，降低壓力水平是城市綠地對公共健康產生影響的重要途徑。 醫學研究表明， 人體壓力指標可以通過儀器進行測量: 當個體面對壓力時， 交感神經被喚起， 從而表現出心跳加快、 血壓升高、 呼吸頻率加快、 皮膚導電性能變化等多種生理反應[21]。 因此， 本文采取壓力值作為公共健康的測試指標， 對居民在社區公園不同景觀環境下的壓力值進行比較分析在理論上和研究方法上都是切實可行的。

2.1 實測地點

2018 年9 月—2019 年3 月， 課題組在上海社區公園進行了1000 份問卷調研， 并結合對公園管理中心及專家的意見征詢、 與社區公園園長及周邊主要使用人群的調研訪談， 在此基礎上選取延春公園、 嶺南公園、 不夜城公園和中興綠地作為實測地點。 這4 座社區公園的使用人群構成相似，游人到社區公園的距離、 交通方式、 停留時間和進行的主要活動相近。

根據公園的景觀布局和空間特征， 每個公園選取一組景觀空間作為測點， 每組測點空間中有1 個景觀要素具有明顯差異， 而其空間尺度及其他景觀變量則基本一致， 從而清晰地分析該組空間中的主要景觀變量對游人壓力指標的影響。

2.2 實測指標

本研究在正式實測之前進行了樣本的生理指標預測試， 發現在社區公園景觀環境實景中， 被試者的肌肉導電率(EMG)、 心率變異性(HRV)和指尖皮膚溫度(SKT) 反映人體壓力狀態最為顯著， 因此以該3 項指標作為社區公園人體健康的主要測試指標(表1)。 測試儀器采用ErgoLAB人機環境同步系統， 包括無線生理傳感器和基于Windows 操作平臺的生理數據采集和分析系統，可以實現同一時間和地點實時的記錄、 追蹤、 分析個體的生理指標數據。

表1 生理測試指標及其反應機制

2.3 實測方法

課題組于2019 年6—7 月進行了現場實測及數據收集工作。 在每個公園隨機選擇10 名被試者，被試者在年齡、 性別、 文化程度等各方面的人數比例符合公園游人的實際情況， 均身體健康， 測試前12 h 無服用咖啡因等提神藥物。 根據烏爾里希(Ulrich)[24]提出的自然景觀壓力緩解理論， 即人與自然接觸3～5 min， 生理狀態就會發生改變， 本次實驗設計要求被試者在進入測點前靜坐1 min， 平復身體及情緒作為生理指標測試的基點； 然后依次進入各測點在每個實驗測試空間靜坐3 min， 感受空間、 觀看周圍； 最后戴上無線生理傳感器， 用ErgoLAB 軟件平臺記錄被試者5 min 內的生理數據。

3 結果與分析

經由ErgoLAB 人機環境同步系統對數據進行濾波、 降噪處理， 得到被試者在測點空間中的肌肉導電率、 心率變異性、 手指溫度等數據。 將40名被試者的生理數據導入Spss 軟件進行均值分析和成對樣本t 檢驗， 分析其配對樣本之間的差異性， 并繪制被試者不同生理實驗數據分布的箱線圖， 直觀反映數據差異。

3.1 不同郁閉度空間對游人壓力的影響

延春公園內的測點P1 (開放空間)、 測點P2(半開放空間)、 測點P3 (私密空間) 主要分析不同空間郁閉度對游人壓力的影響。 由表2 和圖1數據分析可知: 被試者在P2 肌肉導電率最低， t檢驗雙尾顯著性均小于5%， 差異極顯著； 被試者在P2 心率變異性的HF/LF 比值最低； 被試者在P1 中手指溫度最高， 其次是測點P2 (由于夏季氣溫高、 不同郁閉度空間小氣候差異較大， 導致開放空間中環境溫度最高， 因此人體指尖溫度較高)。 綜合指標分析結果， 說明被試者在半開放空間中肌體負荷較低， 壓力最小。

表2 不同郁閉度空間被試者生理指標

3.2 景觀水體對游人壓力的影響

嶺南公園內的測點P4 (臨水亭下空間)、 測點P5 (無水亭下空間) 主要分析景觀水體對游人壓力的影響。 由表3 和圖2 數據分析可知: 肌肉導電率實驗和心率變異性實驗中t 檢驗雙尾顯著性均小于5%， 差異性顯著； EMG 和HF/LF 均值顯示測點P4 均低于測點P5； 指尖皮膚溫度實驗中配對樣本數據的雙尾顯著性在17%錯誤率下差異性顯著， SKT 均值箱線圖表明被試者在測點P4 中指尖溫度較高， 身體較為放松。 綜合指標分析結果，說明景觀水體對緩解人體壓力具有一定作用。

圖1 不同郁閉度空間被試者生理數據均值箱線圖

表3 景觀水體影響的被試者生理指標

圖2 景觀水體影響下的被試者生理數據均值箱線圖

3.3 公園車行道路對游人壓力的影響

不夜城公園內的測點P6 (人行道空間)、 測點P7 (車行道空間) 主要分析社區公園中不同交通空間對游人壓力的影響。 由表4 和圖3 數據分析可知: 各生理實驗中t 檢驗的雙尾顯著性均小于5%，樣本數據差異性顯著。 在EMG 均值箱線圖和HF/LF 均值箱線圖中， 測點P6 的數據明顯低于測點P7； 在SKT 均值箱線圖中， 測點P6 數據高于測點P7。 綜合指標分析結果， 說明社區公園中的車行道空間會對游人活動產生壓力和緊張感， 而在人行道空間中， 游人情緒相對放松， 壓力較小。

表4 不同交通車流影響下被試者生理指標

圖3 不同交通車流影響下被試者生理數據均值箱線圖

3.4 不同材質路面對游人壓力的影響

中興綠地的測點P8 (廣場磚道路)、 測點P9(彈石道路) 主要是分析社區公園中不同地面鋪裝材質對通行游人的壓力影響。 由表5 和圖4 數據分析可知: 肌肉導電率實驗和心率變異性實驗中t 檢驗配對數據的雙尾顯著性小于5%， 數據差異性顯著； EMG 均值和HF/LF 均值箱線圖表明測點8 的數據明顯小于測點9。 在指尖皮膚溫度實驗中， 配對樣本數據的雙尾顯著性大于20%，表示對比數據無明顯差異性， 且其箱線圖中兩測點無明顯差異， 因此該實驗中SKT 指標無效， 不做參考。 綜合指標分析結果， 說明在社區公園中，不同的地面鋪裝材質會對游人產生影響， 彈石材質道路會對游人產生緊張感， 而廣場磚材質鋪裝對游人的壓力相對較小。

表5 不同材質路面影響下被試者生理指標

圖4 不同材質路面影響下被試者生理數據均值箱線圖

4 結論與建議

社區公園中的半開放空間是有利于緩解精神壓力的一種空間類型， 該實驗結果與Appleton 于1975 年提出的“瞭望—庇護” 理論一致。 社區公園不僅需要開闊的活動場地， 更需要可以休息、聊天、 放松的空間， 具有一定私密性且氛圍安靜的環境感知能讓人們更好地進行休息、 閱讀、 觀賞植物等緩解精神壓力的活動[25－26]。 在社區公園設計中應有效利用邊緣空間營造休憩場所， 座椅和廊架等游憩設施可沿邊緣放置， 盡量做到游人背部私密， 利用擋墻、 綠籬、 欄桿等具有隔離功能的景觀要素營造休憩空間的安全感； 通過對空間進行分割和圍合， 形成多維度的半開放空間。

社區公園中的景觀水體具有放松身心和緩解壓力的功能， 這與康寧等人用腦電波對景觀要素進行實驗的研究結果基本一致， 水景與植物群落對人體身心健康具有積極作用[19]。 同時， 在景觀植物群落良好條件下， 水體依然對緩解被試者壓力有一定作用， 這證明水體對游人的放松效果可以疊加， 在相同的空間形態和景觀要素背景下，有水體的景觀環境具有更加積極的減壓作用。 所以， 社區公園空間營造要充分利用基地自然形態的水系， 在條件允許的情況下適當增加水景設計；但水體不宜過分人工化， 可種植凈水植物、 設計生態水池、 結合水景打造下沉綠地和生態濕地等，在增加社區公園景觀水體的觀賞性和療愈效果的同時， 減少建設維護費用。

公園中的車行道路會明顯增加游人的心理壓力。 不夜城公園的實驗分析結果說明: 即使游人處于非車行道空間， 周圍過往車流也會增加其緊張感， 正如超負荷與喚醒理論提出的高強度視覺感知和噪音等會掩蓋人們原本的感官， 或者對知覺感知造成傷害[27]。 因此， 建議社區公園的車行系統和游人游徑分開設計， 尤其是針對公園內的車行道是城市道路的情況， 由于此類車行道流量大、 車速快， 設計時可考慮利用垂直空間搭建人行天橋， 減少城市車道對游人活動的影響； 在車行道與活動場地之間需要一定綠植隔離， 減少車流對游人視覺和聽覺上的影響。

被試者在彈石路面中行走時精神壓力會增大。石子路面對游人行走雖具有按摩等健康效益， 但同時也會影響游人的注意力、 增加游人的精神負荷。 而社區公園主要活動人群為老年人和兒童，還包括坐在推車中的幼兒， 因此在設計中要求主園路坡度平緩、 路面材質平整、 游人可無障礙通行， 在局部可通過小園路設計石子路面滿足游人的健身需求。

本研究的貢獻在于通過對社區公園不同景觀設計要素下游人壓力指標的實測和對比分析， 找到有利于游人緩解壓力、 放松身心的景觀要素和設計模式。 在測試中選擇在社區公園實際景觀環境中進行實驗， 有效控制實驗的變量， 盡可能減少其他干擾因素， 從而相對準確地收集被試者在真實環境中的生理數據， 為社區公園景觀的健康性設計提出了客觀、 有針對性的依據。 由于受到實驗樣本數量限制、 測試中部分外界因素難以控制等問題， 本研究還存在一定局限性， 未來將進一步優化實驗設計， 增加景觀空間類型， 提高社區公園健康性設計及改造更新的科學性。