山地环境如何重塑青年人的路线感知：中国重庆的一项多模态现场实验

《BUILDING AND ENVIRONMENT》：How Mountainous Environmental Settings Reshape Young Adults' Route Perception: A Multimodal on-site Experiment in Chongqing, China

　　

**摘要**
•多模态传感追踪了山地城市环境中行人的体验。•环境、路线、节点和兴趣区（AOI）共同作用，塑造视觉感知响应。•视觉感知将不同情境下的生理与心理响应联系起来。•研究结果可为行人友好型设计和城市环境管理提供指导。

**引言**

山地城市的特点是，其空间与功能演化具有独特性，其整体结构性织物必须动态适应自然的起伏地形[1]。这种复杂的地形适应形成了不同的空间类型，决定了不同高差下局部环境特征、微气候条件和户外体验的差异[2]。因此，分析特定的规划节点和垂直空间——作为城市形态的关键组成部分——如何调节行人的体验，已成为城市设计师的核心任务[3]。由于陡峭的地形坡度对建成环境和水平-垂直连通性的发展构成了非线性约束[4]，行人经常面临强烈的身体和感官挑战。例如，穿行于连续的垂直高差和多尺度楼梯空间会深刻改变多维度的现场感知和身体应激特征[5]。

生物力学和生理学研究指出，穿行于这些垂直地形——包括上坡和下坡运动——从根本上改变了代谢成本、关节稳定性和心血管负荷，相较于简单的水平行走[6]。此外，现有人因工程研究表明，行走表面复杂性的物理和感知指标能强烈预测步态调整和实时注视行为[7]。为了系统性地解构这些具身状态，近期研究强调了在真实场景和户外实验室中进行心理和生理追踪的价值[8]。这种追踪方法允许对空间感知差异进行更深入考察，特别是关于青少年体验和情绪波动如何在高密度山地街区不同配置中变化[9]。

至关重要的是，在"山地地形"关键词下的行人体验并非仅由物理地形决定；它动态地嵌入于不同的城市环境之中，如历史景区和居住环境。历史景区以强烈的文化旅游吸引力、复杂的传统空间配置和独特的景观保护需求为特征[10]。相比之下，城市居住环境构建了日常生活的常规性，直接影响功能性福祉、居住满意度和基于场所的感知恢复性[11]。研究这些对比鲜明的功能背景如何潜在地调节甚至覆盖相同垂直地形配置引发的心理和生理压力，具有高度必要性，但在当前城市设计文献中却深刻地被忽视了。

此外，要严格理解这些多环境互动，需要一个明确界定的人口学基线："青年"（通常指18至35岁）。选择青年作为核心目标人群在理论上至关重要，因为该人群具有独特的环境感知机制。在高感觉寻求和探索性行为特征的驱动下，青年需要更大的视觉刺激和环境多样性，在面对不同城市廊道时表现出敏锐的情绪波动。从机制上讲，与因年龄相关的神经放缓而经常表现出心理和生理解耦的年长群体不同[5]，青年在其视觉注意（注视行为）、主观评价和自主神经系统的唤醒之间保持着紧密的高敏感性同步[7]。此外，聚焦于这一生理活跃群体，有效地将环境地形变量与体力衰弱或行动障碍等混杂因素隔离开来[5,9]，建立了清晰可靠的心理和生理基线。通过部署同步多模态传感范式，捕捉主观心理与客观身体反应以及高分辨率眼动注意指标，本研究旨在探索不同城市环境和地形类型如何共同塑造青年行人的体验。

为了系统评估行人如何解读和导航城市布局，学者们长期以来利用计算方法来映射认知表征和"城市意象"[12]。随后关于城市氛围的研究进一步强调了环境体验的情境性、动态性和固有的多感官本质。基于这些概念基础，近期实证研究越来越多地尝试通过多维框架来操作化感知；然而，重要的方法论缺口仍然存在。例如，Peng Zhaohui等人[13]通过问卷评价和行为观察，揭示了听觉感知在塑造舒适度和社交互动中的主导作用。?enay等人结合沉浸式虚拟现实（VR）、脑电图（EEG）和可穿戴生理传感器，证明街道氛围源于整合的心理评价和生理反馈过程，而非孤立的环境属性[14]。类似地，Tianning Yao等人及Kun Li等人采用先进的统计和机器学习技术——包括随机森林、XGBoost和多元回归模型——分别评估地下步行空间和季节性城市开放空间中的多感官感知和环境舒适度[15,16]。其他研究，如Hong Wu等人及Ozge Ceylin Yildirim等人[17,18]，结合回归建模和空间句法分析，考察环境背景和空间配置如何影响用户满意度和行人行为；而Maninetti等人则利用可穿戴生理传感器与心理自评相结合，捕捉真实步行体验中的情绪反应[19]。

尽管向多维方法转变，当前文献仍存在若干局限性。许多研究依赖汇总或片段化数据，而非高分辨率的连续测量，这模糊了时间动态特征[20,21]。依赖模拟环境（如VR）常常损害生态效度，相比现场城市体验[22]。此外，环境刺激、身体反应和感知过程之间时间同步不足，经常损害因果分析[23]。许多研究仍受限于静态空间指标或回顾性自评[24,25]，两者都将复杂体验简化为客观形式或事后评价。由于忽视了逐时刻的波动，这些范式容易受回忆偏差影响，且无法捕捉瞬时的生理唤醒或无意识注意。最终，该领域仍由单一维度测量主导，无法表征心理评价、生理反馈和视觉感知之间的实时耦合。

在此背景下，多模态传感的最新进展提供了一条动态的、时间敏感的方法论路径来弥合现有研究缺口。通过在统一框架内同步心理评价、生理反馈和视觉感知数据，这些方法促进了对具身环境感知的细粒度理解。具体而言，舒适度和安全感的心理评价反映了主观评价，而生理反馈指标（如心率和呼吸）捕捉身体负荷的连续变化。同时，视觉感知指标——包括注视持续时间、扫视次数和瞳孔直径——揭示了注意和认知参与的动力模式。虽然既往研究已将此类技术应用于行人空间感知和运动行为，但关于环境背景和路径类型如何共同塑造多模态体验的系统性实时研究仍然有限，特别是在山地城市环境的复杂地形中。通过多模态分析将心理、生理和视觉维度视为互补和相互依存的，能够对人与环境互动机制进行更稳健、整体性的诠释。

为填补这些缺口，本研究在山地城市中选取两个代表性环境背景——历史景区和居住环境——涵盖三种路径类型（平路、上坡、下坡）。通过对青年参与者进行控制性田野实验，收集同步的心理、生理和眼动数据，构建多模态感知数据集。

本研究旨在回答以下研究问题：

**RQ1：** 青年在不同环境背景下，相同路径类型是否引发显著不同的心理评价？生理反馈在六条路线的节点上如何变化？

**H1a.** 相同地形路径类型（平路、下坡、上坡）在对比鲜明的城市环境中引发显著分歧的心理评价特征；具体而言，富含意义的历史景区（HA）放大了视觉和整体满意度并触发更高的探索得分，相较于实用性居住环境（RE）基线，同时动态改变主观空间阈值（如感知拥挤度）。

**H1b.** 生理反馈在不同环境设置下的顺序空间节点上动态变化；具体而言，历史景区（HA）的高环境负荷在各节点引发显著更高的心率（HR）和呼吸率（RESP），而居住环境（RE）引发更稳定的基线运动-生理适应模式。

**RQ2：** 青年在不同环境背景下，面对各种路径类型时，其心理评价和生理反馈是否呈现一致趋势？

**H2a.** 在所有路径类型和环境设置中，心理评价与生理反馈的耦合趋势在指标类型上持续分化；具体而言，呼吸率（RESP）持续与正向评价指标（如可达性、沉浸感和机会）耦合，而心率（HR）反映了多维度的自主神经唤醒，既与正向指标（如安全感、可识别性）相关，也与负向指标（如庇护感、逃离感）相关。

**H2b.** 尽管生物标志物的功能区分在原则上保持一致，但这种心理-生理耦合的显性表达被环境背景和路径特征显著调节；具体而言，历史景区（HA）将生理反馈与空间探索和认知连贯性联系在一起，而实用性居住环境（RE）将生理反馈与安全感、沉浸感和地形运动约束联系在一起。

**RQ3：** 青年的整合视觉感知指标是否随具体的环境-路径-节点-兴趣区组合而显著差异？

**H3a.** 整合视觉感知指标不会随孤立的宏观环境设置（Environment）、地形类型（Route）或顺序空间点（Node）独立产生显著差异；相反，它们通过显著的四路环境—路径—节点—兴趣区交互非线性涌现，使视觉感知的解释方差（R2）指数级增加。

**H3b.** 在完全交叉的四路交互下，高阶层条件效应对整合视觉感知的影响因环境类型而异；具体而言，历史景区（HA）配置引发集中于高兴趣焦点（如人像（HF）和历史场所）的梯度式注意转移，而居住环境（RE）则引发以基础设施为中心的局部认知高峰，主要聚焦于基线建筑和结构（BS）以满足导航和安全需求。

**RQ4：** 识别心理评价、生理反馈和视觉感知在不同环境背景之间复杂的潜在关系和关系路径。

**H4a.** 在路径层面将心理评价、生理反馈（PHY）和视觉感知（VP）联系起来的关系路径不受固定的顺序线性链约束；相反，宏观认知-躯体架构可能因环境类型而异。

**H4b.** 在历史景区（HA）中，路径层面的人-环境互动预计呈现感知相关配置，即视觉感知（VP）与体验质量（EQ）相关联，而生理反馈（PHY）可能在选定的心理维度（特别是安全感知（SP））中起中介作用。

**H4c.** 在居住环境（RE）中，路径层面的中介结构可能呈现更偏向躯体相关的配置，即生理反馈（PHY）与恢复质量（RQ）相关联，而视觉感知（VP）与空间认知（SCo）相关联。

**研究区域**

重庆市沙坪坝区磁器口古镇和渝中区两艇子社区，均位于山地重庆，被选用于考察青年在不同环境中的感知差异（图1）。作为嘉陵江沿岸的历史景区，磁器口以传统巴渝建筑为特征，研究聚焦于磁器口老街，那里吊脚楼和青石板路保存完好。相比之下，两艇子社区代表了一种……

**结果**

结果聚焦于四个部分：(1)不同环境背景下不同路径的心理评价和生理反馈的趋势与差异（第3.1节）；(2)两种环境三种路径上心理评价与生理反馈趋势的一致性（第3.2节）；(3)环境、路径、节点和兴趣区要素对六条路径上青年整体生理指标的影响（第3.3节）；

**环境背景在相同路径类型上调节心理评价和生理反馈**

青年的心理和生理响应由路径类型（平路、下坡、上坡）和环境背景——历史景区（HA）与居住环境（RE）——共同塑造，证明相同路径在不同环境中产生不同的体验结果。为解决这些主观与客观指标之间的理论隔阂，提出统一的"人-环境互动框架"。该框架正式定义为一种……

**结论**

本研究证明，山地城市的行人路径体验是一个多模态过程，由环境类型、路径类型、空间节点和视觉要素的交互共同塑造。研究结果确认，相同路径类型在不同背景中产生不等价体验；历史景区（HA）由于视觉丰富性和文化意义，比居住环境（RE）促进更高的心理参与和生理动态性，而非物理消耗。

**未引用参考文献**
[[70], [71], [72]]

**CRediT作者贡献声明**

Cong Gong：撰写初稿、验证、资源、项目管理、方法论、数据整理、概念化。Sinaroth Peng：撰写——审阅与编辑、可视化、软件、方法论、调查、形式分析。Changjuan Hu：撰写——审阅与编辑、指导、调查、资金获取。

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