基于LiDAR与GPS的日常移动绿地形态暴露与瞬时压力:感知绿色质量及活动情境差异

《Urban Forestry & Urban Greening》:Greenspace Morphology and Momentary Stress: Perceived Green Quality and Variation Across Activity Contexts

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月11日 来源:Urban Forestry & Urban Greening 8.2

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  LiDAR(光探测与测距,light detection and ranging)与GPS(全球定位系统,Global Positioning System)捕获了日常移动中遇到的植被形态。感知绿色质量(perceived green quality)始终与较

  
LiDAR(光探测与测距,light detection and ranging)与GPS(全球定位系统,Global Positioning System)捕获了日常移动中遇到的植被形态。感知绿色质量(perceived green quality)始终与较低的瞬时压力(momentary stress)相关。植被指标显示与感知质量相关的间接关联较小。斑块密度(patch density, PD)–质量关联的活动差异依赖于模型。对于长期压力症状(long-term stress symptoms),未发现可比的间接模式。
研究背景与问题。快速城市化,尤其在高密度城市,使心理压力、环境应激源和恢复性环境可及性不平等受到关注。大量研究将绿地暴露与较低压力和更好心理健康相联系,但多数研究以绿地总面积、覆盖率、NDVI(normalized difference vegetation index,归一化植被指数)、到最近绿地距离或居住地可及性来操作化暴露。这些指标能描述绿地可用性,却不能充分表示植被空间组织,如聚合、斑块与边缘结构、几何复杂度、植被高度多样性以及低矮和高大植被的相对贡献。绿地形态(greenspace morphology,绿地/植被的空间格局与组成)与健康证据不一,部分原因在于绿地数量、配置和组成在分析上不同但相关,且同一指标在不同空间支持上可代表不同过程。传统静态居住缓冲区暴露还面临不确定地理背景问题(uncertain geographic context problem, UGCoP)和邻域效应平均问题(neighborhood effect averaging problem, NEAP)。移动性暴露(mobility-based exposure)可整合GPS轨迹、活动日记等,但解释依赖追踪完整性、空间缓冲区、时间窗和暴露定义。心理结局也存在时间尺度差异:生态瞬时评估(ecological momentary assessment, EMA)可对齐短时心理体验,而问卷或纵向面板反映更长期症状。感知绿色质量指参与者对当前环境绿化和景观的主观评价。此前同一香港队列分析关注形态–压力和情绪关联,并比较EMA与回忆的绿地–幸福关联;本研究聚焦感知绿色质量在植被形态与瞬时压力关系中的作用,区分个体内变化与个体间差异,并考察活动情境差异及长期压力症状是否呈现可比模式。

研究人员开展的研究、结论与意义。研究人员在香港四个社区,即Sha Tin、Kwun Tong、Kwai Tsing、Central and Western,于2021年11月至2023年3月招募738名参与者,整合基线问卷、智能手机GPS跟踪、EMA和活动日记。研究将LiDAR衍生的植被数量、空间配置和高度组成指标与重复环境评价和压力评分结合,区分同一人变化与人与人差异,并检验活动情境差异及参与者水平压力症状。结论显示,植被数量、空间组织和高度组成与感知质量相关;更好的感知质量与个体内和个体间较低的瞬时压力相关;间接关联较小;活动比较中工作与休闲体验形成对比,PD–质量模式依赖模型设定;参与者水平压力症状未显示可比间接模式。其意义在于支持在日常活动情境中评估植被结构和感知质量,将基于移动性的暴露评估与城市绿化供给评价相连接。

关键技术方法(不超过250字)。研究于2021年11月至2023年3月在香港四个社区招募738名参与者。整合基线问卷、GPS跟踪、EMA和活动日记;GPS以1秒间隔记录一周,EMA在连续两天12:00、16:00、20:00触发。LiDAR植被高度表面以5 m分类为低(>0–2 m)、中(>2–10 m)、高(>10 m),计算TA、AI、PD、ED、SHAPE_AM、SHDI及三类CA。以300 m欧氏缓冲和5 min窗口构造EMA暴露,日间06:00至18:00前且至少180 min构造参与者水平暴露。采用线性混合模型、个体内/间分解、CR1、BH调整和bootstrap。

研究结果。3.1 分析样本与描述性模式。通过738名参与者、3,871次5 min EMA评估,研究描述样本构成和结局分布:女性68.2%,28–43岁45.9%,本科44.3%,月收入HKD20,000–59,999者59.5%,就业或就学83.9%;平均瞬时压力2.33(SD 1.21),EMA感知绿色质量2.90(SD 1.67);长期压力症状均值11.56(SD 8.60),问卷感知绿色质量均值4.38(SD 0.86)。工作与休闲对比清楚:工作期间平均压力最高(2.66,SD 1.30),休闲最低(2.04,SD 1.09);感知绿色质量在工作最低(2.62,SD 1.69),休闲最高(3.06,SD 1.68)。压力评分4–6在工作占28.5%、休闲占11.1%;感知质量评分1分别占42.0%和27.9%。

3.2 总体EMA关联:数量、配置和高度组成。通过3,871次评估和分指标模型,个体内较高TA、AI、ED、SHAPE_AM及三类高度CA与更好感知绿色质量相关,PD与较差质量相关,SHDI无明确关联;个体间估计方向相同。感知质量–压力系数在不同指标模型中变化很小:每1个合并SD感知质量(1.670质量点),个体内估计为?0.153至?0.146压力点,个体间为?0.143至?0.122压力点,区间均排除零。八个指标在个体内和个体间的间接乘积区间排除零;个体内乘积为?0.031至0.023压力点/暴露SD,观察到的压力SD为1.214。TA每增加1 SD对应0.358质量点(95% CI 0.281–0.435),间接乘积为?0.031压力点(?0.043至?0.021),个体间乘积为?0.032(?0.058至?0.009);SHDI乘积区间包含零。所有直接关联区间包含零。TA、ED、class 2 CA和class 3 CA的个体内描述性派生和约为?0.059压力点且区间排除零,个体间派生和区间均未排除零。

3.3 以活动情境为条件的EMA关联。通过活动交互模型,PD与质量关联的活动差异最明显:家庭/个人活动时较浅,为?0.138质量点/暴露SD;休闲、旅行和工作分别为?0.408、?0.468和?0.448。联合交互检验未调整P=0.00235,但该差异对多重调整和随机斜率设定敏感。九指标模型中,四种活动情境下拟合的感知质量–压力斜率均为负,联合检验未提供斜率在活动间不同的证据(未调整P=0.282–0.517),直接路径无交互P<0.05。条件乘积36个估计范围为?0.047至0.053压力点/暴露SD,29个点估计区间排除零;PD乘积为正,其他明确非零乘积为负。

3.4 参与者水平与长期压力症状的关联。通过738名参与者的配对模型,所有参与者水平压力症状的间接关联区间包含零。PD直接估计为0.555 DASS压力点/暴露SD(95% CI 0.049–1.311),总估计为0.558(0.059–1.299),结局SD为8.605;未调整P分别为0.028和0.026,但这些孤立关联对多重调整敏感。

3.5 敏感性分析。通过15 min窗口纳入3,918次评估,同样八个指标在个体内和个体间的乘积区间排除零且方向一致,所有直接区间包含零;质量–压力和直接路径活动交互未获支持。15 min窗口中PD指标–质量交互P<0.001。加入不相关参与者随机斜率后,总体乘积模式仍保留,但PD指标–质量活动交互对模型设定敏感,5 min和15 min的P分别为0.970和0.595;72个随机斜率方程中4个奇异,均涉及class 1 CA压力方程。参与者水平敏感性包括抑郁症状731人和焦虑症状735人,所有间接、直接和总区间均包含零。

讨论总结。讨论认为,植被数量、空间组织和高度组成与参与者如何评价周边环境相关;更好的感知质量与较低瞬时压力相关,且个体内和个体间模式相似,但间接关联较小。工作与休闲形成对比,活动情境下形态–质量–压力关联变异不一致,PD信号特异但依赖模型。长期症状分析未显示可比间接模式。讨论解释,EMA测量当前环境,问卷测量通常访问的绿地或公园,长期症状整合了监测时刻以外的经历、稳定个体差异和社会或行为过程。规划评价可同时考虑人们遇到的植被及其评价,记录日常路线和活动目的地的植被数量、斑块配置和高度组成,并与现场质量评分配对,比较工作、旅行、休闲和家庭环境。局限包括四个香港社区、样本构成和地理覆盖、疫情期间出行影响、压力与感知质量同时报告且暴露未分配、反向评价、共同方法偏倚和时变混杂等;未来可加入视域、街景、可及性、维护和物种组成,并延长重复序列和扩大样本。

研究结论部分翻译。该研究将LiDAR(光探测与测距,light detection and ranging)衍生的植被测量与GPS(全球定位系统,Global Positioning System)追踪和EMA(生态瞬时评估,ecological momentary assessment)相联系,考察感知绿色质量在日常绿地暴露与压力关系中的作用。植被数量、空间组织和高度组成与感知质量相关,且更好的感知质量与个体内和个体间较低的瞬时压力相关。间接关联较小。活动情境比较突出了工作与休闲期间体验的对比,以及PD(斑块密度,patch density)–质量模式,其解释取决于模型设定。参与者水平的压力症状未显示可比的间接模式。这些发现支持在日常活动情境中评估植被结构和感知质量,将基于移动性的暴露评估与城市绿化供给评价相连接。
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