城市森林恢复潜力跨文化比较研究：季节变化与视觉景观特征的交互作用

本研究针对城市化进程中自然景观对公共健康促进作用的背景，探讨了不同文化背景人群对城市森林恢复潜力感知的季节性差异。研究人员通过360度视频实验，结合视觉植被特征提取、声学指标计算和LiDAR数字模型视域分析，发现中美参与者在夏季和秋季对绿色度、前景深度和水平面积的感知存在显著差异。结果表明景观恢复潜力评估需考虑文化背景和季节因素，为跨文化视角下的城市森林规划设计提供了重要理论依据。

　　

随着城市化进程的加速，将自然景观融入城市环境已成为促进公共健康和创建可持续城市空间的重要策略。研究表明接触自然环境特别是城市绿地能带来诸多健康效益，包括降低死亡率、改善认知功能和增强心理健康。城市森林作为城市规划设计的关键组成部分，因其应对全球健康挑战（如缺乏身体活动及相关身心问题）的潜力而受到特别关注。然而不同自然环境的恢复潜力存在差异，且这种差异会因景观特征而异。尽管已有研究探讨了压力恢复理论，发现景观特征通过影响安全感、美学吸引力和迷人性来塑造人类对恢复性的感知，但关于景观类型和视觉特征如何随季节变化并与文化背景交互作用影响恢复性感知的研究仍存在明显空白。

为填补这些研究空白，研究人员开展了一项跨文化的视听比较实验，测试季节和国家差异对美国和中国学生对城市森林感知恢复潜力的影响。该研究发表在《Landscape and Urban Planning》上，通过创新的多方法融合 approach 揭示了文化背景与季节因素在景观恢复性感知中的复杂交互作用。

研究团队采用多项前沿技术方法开展本研究：通过GoPro MAX采集360度视频作为实验 stimuli；使用UPerNet模型进行图像分割和植被特征提取；基于Soundscapy Python包计算声学指标；利用LiDAR数据生成数字表面模型(DSM)并通过GRASS GIS进行视域分析；采用线性混合效应模型(linear mixed-effects models)进行统计分析。实验招募104名中美大学生参与者，通过在线问卷收集对12个随机分配场地的恢复性潜力评分。

2.1. 研究区域

研究选择密歇根大学尼科尔斯植物园作为研究区域，该城市公园包含草原、森林和滨水等多种景观类型。通过分层抽样最终确定16个记录点位，包括4个水景、6个森林和6个田野场地，确保了景观类型的代表性。

2.2. 工具与视听刺激

使用GoPro MAX相机在170厘米高度（模拟人眼高度）录制360度视频，捕捉环境的视觉和声音元素。所有视频均在2020年夏秋晴朗下午拍摄，避免人类活动和声音干扰。

2.3. 数据处理与变量

研究人员从360度视频数据中量化了声学和视觉特征。声学特征方面，基于声记录计算了10种声学指标；视觉特征方面，利用LiDAR数据生成高分辨率数字表面模型，通过视域分析计算空间结构因子（包括前景深度、水平面积、地面高程变异和视深变异）；同时使用图像分割算法量化可见植被特征，包括总可见植被和可见绿度。

2.4. 实验设计

实验采用随机区组设计，按景观类型（水体、森林、田野）将场地分组，每位参与者观看12个场地视频（4个水景、4个森林、4个田野）。参与者使用耳机在无干扰环境中完成调查，通过Short-version Revised Restoration Scale自评方法评估恢复潜力。

3.1. 城市森林区域的恢复潜力是否存在跨国或季节差异？

研究发现在仅主效应模型中，跨国和跨季节差异作为显著主效应存在。美国参与者对中国参与者对景观的评分显著更高；秋季景观的评分显著高于夏季。这些是主效应，尚未考虑交互作用。

3.2. 恢复潜力是否随视觉特征和景观类型的变化而变化？

虽然在本研究选择的显著性阈值下未检测到不同场地类型或视觉特征在恢复潜力上的显著差异，但与水景和更高绿度相关的设置被评为更具恢复性。水景获得最高恢复评分，绿度与恢复性呈正相关（p=0.06）。在主效应模型中，两个声学指标显示与恢复潜力显著相关。

3.3. 跨国或季节差异是否相互依赖或依赖于视觉特征？

国籍和季节与每个视觉特征的交互项显著改善了模型拟合，表明国籍、季节和/或视觉特征之间存在依赖性。研究发现跨季节和跨国效应对恢复潜力的影响相互依赖（显著的双向交互作用p=0.025），但未检测到季节内跨国差异或国籍内跨季节差异。

研究进一步发现跨季节和跨国效应对恢复性的关系取决于绿度（p=0.058）、前景深度（p=0.029）和水平面积（p=0.048）。在秋季，两个群体的恢复潜力都随绿度增加而增加，但中国参与者的斜率更陡，表明他们在秋季对绿度更敏感。在夏季，这种关系发生逆转。对于水平面积，美国参与者在秋季显示正相关，而中国参与者显示下降趋势，表明更大的空间开放性可能被视为更具恢复性，特别是对中国受访者。

研究结论表明，文化背景显著影响人们对城市森林恢复环境的感知和体验。美国参与者可能更习惯于或更重视某些环境特征，如植被和前景深度，而中国参与者可能对绿度和水平面积的变化更敏感。这种差异可能与城市设计、环境暴露或文化期望有关。讨论部分强调，这些发现为考虑多元游客群体文化特征的植被和景观空间属性平衡提供了重要见解，对设计文化上和情境上响应性恢复环境具有重要意义。

该研究的创新之处在于整合了图像、声音和空间数据分析，生成了对景观外观、声学和结构特征的更全面评估。与纯视觉实验相比，调查中展示视听环境为参与者提供了更真实的体验。使用混合效应模型能够通过考虑个体反应、场地特定环境因素以及跨国、季节和视觉特征之间的复杂相互作用，明确测试关于景观特征与感知恢复性之间关系的理论。这些发现为设计明确考虑多元文化感知和季节动态的景观提供了宝贵见解，从而促进包容和普遍恢复性的环境。