《Scientific Reports》:Spatiotemporal effects of urban micro-scale built environment on cardiovascular diseases
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心血管疾病(CVD)威胁城市人群健康,建成环境是重要影响因素,但现有研究多聚焦宏观尺度。本研究以南宁中心区为对象,运用空间自相关、时空热点及 GTWR 分析,发现 6 类建成环境因素与 CVD 时空关联,异质性显著,为健康城市规划提供依据。
心血管疾病(CVD)如冠心病、中风等已成为全球主要健康威胁,其发病率和死亡率逐年攀升。据统计,全球 CVD 患者从 1990 年的 2.71 亿激增至 2019 年的 5.23 亿,死亡人数从 1210 万增至 1860 万。现有研究虽指出建成环境通过体力活动、空气污染、心理健康等途径影响 CVD,但大多聚焦国家、省市等宏观地理尺度,难以揭示城市内部微尺度建成环境对 CVD 的潜在作用,也缺乏对城市化进程中土地利用变化、绿地减少等因素的关注。在此背景下,探究城市微尺度建成环境与 CVD 的时空关联机制,对精准防控心血管疾病、优化城市规划具有重要意义。
为填补这一研究空白,南宁师范大学与广西民族医院的研究人员以南宁市中心区(广西民族医院周边 3 公里范围)为研究区域,开展了城市微尺度建成环境对心血管疾病时空影响的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为理解城市环境与心血管健康的关系提供了新视角。
研究主要采用了以下关键技术方法:
- 全球空间自相关分析:利用 Geoda 软件计算 Moran’s I 值,分析 CVD 与建成环境要素的空间聚类特征及空间相关性。
- 新兴时空热点分析:通过 ArcGIS 10.8 软件,运用 FDR 校正的 Getis-Ord Gi * 统计量和 Mann-Kendall 趋势检验,识别 CVD 与建成环境要素的时空热点分布及变化趋势。
- 时空地理加权回归(GTWR):在 ArcGIS 10.8 中使用 Huang 等人开发的插件,结合空间和时间维度,分析建成环境要素对 CVD 影响的时空异质性。
研究结果
1. 空间自相关分析
单变量分析显示,公园与广场、交通设施、医疗等所有变量及 CVD 均呈现显著空间聚类(p<0.001),其中生活服务、餐饮食品等聚类较强。双变量分析表明,交通设施、医疗等 6 类建成环境要素与 CVD 存在显著空间关联,公园与广场则呈负相关,即其分布与 CVD 呈相反趋势。
2. 新兴时空热点分析
CVD 热点集中在研究区中部和西北部,中部为持续强化热点,西部为新兴热点。建成环境要素方面,公园与广场热点在东南、东北,冷点在北、西北和西南;交通设施热点在中部和南部,反映人口密集区的设施集中;医疗、餐饮等设施热点也多集中在中部及南部,与人口密度和需求相关。整体来看,建成环境要素热点与 CVD 热点在中部重叠,显示该区域城市活力强但健康风险较高,北部则因设施不足成为冷点区。
3. 时空地理加权回归(GTWR)
模型结果显示,GTWR 较 OLS 和 GWR 模型能更好捕捉变量关系,R2 达 0.240。各要素对 CVD 的影响呈现显著时空异质性:
- 公园与广场:多数区域呈负相关(降低 CVD 风险),但中部因人口密集、交通拥堵出现正相关,随城市绿地规划优化,其负面影响逐渐减弱。
- 交通设施:整体正相关(因噪音和空气污染增加风险),中部效应最强,绿色交通政策实施后影响有所缓解。
- 体育与休闲:中部负相关(促进锻炼降低风险),东北和西北因人口分散呈正相关,随居民使用习惯稳定,影响趋于平衡。
- 医疗护理:中部和东部负相关(资源充足降低风险),北部因患者分流呈正相关,随医疗资源均衡化,关系渐趋稳定。
- 餐饮食品:正相关但影响较小且空间均衡,可能与分布广泛均匀有关。
研究结论与讨论
本研究揭示了南宁市中心区建成环境与 CVD 的显著时空关联及异质性。公园与广场、交通设施等 6 类要素通过不同机制影响 CVD 风险,且其效应随空间位置和时间推移动态变化。例如,绿色空间的健康效益受人口密度和交通状况制约,交通设施的负面影响可通过政策干预缓解,医疗和体育设施的空间配置需与人口分布匹配。
研究结果表明,优化城市微尺度建成环境(如均衡绿地和医疗资源布局、推广绿色交通、引导健康餐饮分布)对防控 CVD 至关重要。同时,研究为城市规划和公共卫生政策提供了实证依据,助力健康城市建设。尽管研究局限于南宁中心区,但其方法和结论为其他城市开展类似研究提供了参考,未来可进一步纳入 socioeconomic 和行为因素,深化对 CVD 多维度影响机制的理解。