《Frontiers in Public Health》：Restorative streetscapes in high-density urban tourism: environmental archetypes, visual attention, and psychophysiological responses
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在高密度旅游区，游客在到达景点之前会持续暴露于周边街道、前庭和小型公共空间的视觉环境中，这些过渡空间可能影响短期恢复状态。现有研究通常分别考察城市尺度街道景观特征与实验条件下的人类响应，且缺乏从大规模环境样本中筛选实验刺激的可复现程序。本研究以香港维多利亚港周
在高密度旅游区，游客在到达景点之前会持续暴露于周边街道、前庭和小型公共空间的视觉环境中，这些过渡空间可能影响短期恢复状态。现有研究通常分别考察城市尺度街道景观特征与实验条件下的人类响应，且缺乏从大规模环境样本中筛选实验刺激的可复现程序。本研究以香港维多利亚港周边高密度城市核心区为案例，识别了66个旅游相关地点，并为每个地点获取四个固定方向的街道景观图像，共计264张图像。研究人员构建了一个66×11的客观环境矩阵，包含五个基于GIS的环境指标和六个街道景观图像代理指标。主成分分析（PCA）概括了主导环境梯度，k=6的K-means聚类被保留为与预设六场景实验容量对齐的实用六组抽样方案，而非唯一最优或稳定的城市类型学。48名登记成年人中的46名贡献了108次焦点场景暴露。经BH-FDR校正后，六种场景在感知恢复性、自然兴趣区（AOIs）注视比例、注视熵、脑电图（EEG）alpha减theta变化、平均皮肤电导水平（SCL）以及心率变异性（HRV）RMSSD方面均观察到显著差异，而持续注意准确性未显示显著场景效应。油街艺术空间表现出最高的感知恢复性（5.69/7）、最高的自然AOI注视比例（51.4%）以及最大的EEG（+2.68）和HRV RMSSD（+11.37 ms）增幅，而西港城表现出最低的恢复性（4.17/7）、最低的自然AOI注视比例（31.2%）和最小的EEG增幅（+1.93）。敏感性分析显示，感知恢复性、自然AOI注视、注视熵和SART准确性均无场景-顺序交互证据，但EEG、EDA和HRV对顺序更为敏感；当分析限制于每位参与者最早的焦点场景暴露时，主要主观、注意、EEG和HRV对比仍然显著。这些发现因此支持短期静态视觉暴露下的场景构型对比。基于66个地点的环境结构和六种实验场景的多模态响应，研究进一步提出一个原型校准框架，用于绘制高密度旅游街道景观的恢复潜力，为识别恢复机会节点和优先干预区域提供空间基础。
一、研究背景与问题提出
在高密度旅游目的地，游客的环境体验并非始于景点入口。无论是从交通枢纽步行至目的地、在前庭短暂停留，还是穿行于商业街与历史街区，游客持续暴露于植被、水体、天空、建筑立面、交通、标识、人群和地标等视觉元素之中。这些过渡空间不同于一般城市街道景观，因为游客的暴露具有目的性和序列性：游客正在朝向目的地定向、解读场所认同、做出路线决策，且常常在时间约束下穿行于陌生环境。因此，旅游过渡空间中的恢复性评价可能与地标识别、视觉秩序、目的地形象以及步行累积感官体验相互作用，而非仅反映环境自然度。香港及维多利亚港的大型游客生成数据集同样表明，游客的感官体验和目的地形象随滨水情境、停留时长以及在线评论和社交媒体帖子内容而变化。景点周边的街道和公共空间因此应被视为旅游体验的组成部分以及城市环境暴露。
现有研究主要从两个方向提供证据。第一，环境心理学表明，具有恢复性品质的自然环境和城市空间可以影响情绪、注意力和压力恢复。第二，街道景观与城市视觉研究已发展出从行人视角测量绿地、蓝色空间、天空开阔度、城市形态和图像结构的城市尺度定量方法。然而，这两条研究脉络的整合仍显薄弱：前者通常依赖少量实验场景，后者则聚焦于大规模环境测量。近期综述同样指出，眼平自然暴露、数据质量、地理多样性和因果识别仍是该领域的持续局限。因此，需要一种能够将城市尺度环境测量与受控人体实验相连接的研究设计。
核心方法论挑战在于如何从大规模城市街道景观样本中选择有限数量的实验场景，同时仍能捕捉环境变异的主要维度。若仅凭便利性或研究者主观判断选择图像，则所选刺激在更广泛城市环境中的代表性和位置难以确立。相反，因场景能产生更好的参与者响应而回溯性选择场景，则会引入结果驱动的选择偏倚。本研究中，场景选择在分析人类响应之前完成，基于预设地点、一致推导的环境指标和无监督分组，从而将城市尺度环境变异缩减为实验上可行的场景集合。在此框架内，PCA和K-means在环境组织和场景筛选中发挥上游功能。PCA将11个相关指标缩减为少数主导环境梯度，而K-means识别以不同多变量组合为特征的环境原型。这一程序提高了场景选择的透明度，并将六个实验场景明确置于更广泛的城市环境样本之中。
旅游情境进一步说明为何应在完整场景层面进行解释。街道和公共空间的体验可能不仅受可见自然内容影响，还受地标可见性、历史建筑、地方独特性、路线可读性和视觉秩序影响。近期城市漫步研究将视觉秩序识别为步行旅游中动态认知-情感评价的重要触发因素，而基于香港游客生成数据的研究表明，目的地形象和感官体验因游客群体和空间情境而异。博物馆和遗产环境可能通过增加绿化以外的其他途径影响恢复性和场所体验。同时，声音、热条件、湿度和拥挤等非视觉因素也影响城市福祉。静态照片因此能够实现视觉场景构型的受控比较，而实验可能探索未来多感官、序列性旅游体验的情境。
维多利亚港两侧为检验这一研究路径提供了合适场所。在相对紧凑的高密度城市区域中，历史建筑、博物馆、商业街道、交通设施、景观绿地和滨水公共空间高度集中，同时在建成强度和视觉环境方面表现出显著变异。研究人员利用官方地理空间数据源，识别了66个旅游相关分析地点，并从264张街道景观图像和GIS情境构建了11指标环境矩阵。随后使用PCA和K-means识别六种环境原型，并在此基础上确定六个实地拍摄的实验场景。最后，采用主观评价、眼动追踪、EEG、EDA和HRV比较六种场景下的短期恢复相关响应。
围绕这一分析链条，研究提出四个研究问题。RQ1：66个旅游相关地点在GIS情境和街道景观视觉代理指标方面存在何种形式的环境异质性？RQ2：PCA和实用六组K-means抽样方案如何组织66个地点以实现透明的六场景选择，六个实地拍摄场景在该环境空间中位于何处？RQ3：在考虑重复观测和呈现顺序后，六个完整场景在感知恢复性和短期认知表现方面是否存在差异？RQ4：六个完整场景是否引发不同的视觉注意、EEG、EDA和HRV模式，这些对比对试验顺序、模态特异性缺失和首次焦点暴露敏感性分析的稳健性如何？
本研究做出四项主要贡献。第一，建立了从66个城市地点和264张街道景观图像到六个实验场景的可追溯选择链，降低了基于便利性或结果驱动的刺激选择风险。第二，将客观空间情境、主观恢复性、视觉注意、EEG和自主神经响应整合于单一框架，同时明确定义各证据层的解释范围。第三，针对不完整重复测量结构，应用参与者水平重复测量分析、模态特异性有效样本量、顺序-场景和首次焦点暴露敏感性检验、缺失报告以及多重比较控制。第四，将焦点从识别单一"最佳"特征转移到比较受控短期视觉暴露下的完整旅游街道景观构型，并将环境原型与六场景多模态响应剖面相连接，以支持绘制恢复潜力的原型校准框架。
二、主要关键技术方法
研究人员采用五阶段序贯设计。第一阶段，从官方开放数据库识别66个旅游相关分析地点，涵盖48个法定古迹、11个博物馆和7个主要景点。第二阶段，为每个地点获取四个通过质量控制的固定方向街道景观图像（共264张），并结合250米邻域GIS信息构建66×11地点级客观环境矩阵。第三阶段，对11个指标进行标准化后实施PCA，保留解释80.14%方差的五个主成分，并比较k=2–8的候选K-means方案，最终保留k=6作为实用六组抽样方案。第四阶段，将六个获得拍摄许可的实地摄影候选地点与六个聚类质心进行一对一匹配。第五阶段，48名登记成年人（其中46名贡献108次焦点场景暴露）在EEG、眼动追踪、EDA和HRV同步记录下观看标准化静态二维照片，随后完成主观量表和持续注意任务。统计上采用参与者随机截距高斯混合模型、参与者聚类逻辑回归、BH-FDR多重比较校正以及多种敏感性分析。
三、研究结果
3.1 环境异质性（RQ1）
66个旅游相关地点在GIS形态和街道景观视觉代理指标方面表现出显著异质性。建筑覆盖率、体量密度代理、平均建筑高度、道路密度和距法定海港界限距离等五个GIS指标与六个图像代理指标共同构成11维环境空间。经验累积分布显示四个建成形态指标在站点间呈现不同分布形态，表明高密度城市核心区内存在实质性环境变异。
3.2 环境原型与场景选择（RQ2）
PCA提取的前三个主成分分别解释25.4%、21.4%和14.3%的方差，前五个主成分累计解释80.14%。k=6的K-means聚类产生六个环境原型，其中k=4的轮廓系数略高于k=6（0.254 vs. 0.226），但k=6的Davies-Bouldin指数低于k=4或k=5（1.092 vs. 1.246和1.303），尽管包含一个单例簇。综合考虑后保留k=6作为抽样方案。六个实地拍摄场景——油街艺术空间、香港科学馆、西港城、圣约翰座堂、旧湾仔邮政局和香港艺术馆——通过质心匹配与六种环境原型一一对应，在保留的PCA空间中占据不同位置。
3.3 主观与认知响应（RQ3）
感知恢复性（PRS）在六种场景间存在显著差异（χ2=103.67，p<0.001，FDR q<0.001），油街艺术空间最高（5.69/7），西港城最低（4.17/7）。持续注意任务（SART）准确性未显示显著场景效应（χ2=5.64，p=0.342），表明60秒视觉暴露不足以在认知准确性层面产生可检测差异，该零效应需结合其他模态共同解释。
3.4 视觉注意与心理生理响应（RQ4）
自然AOI注视比例在场景间差异显著（χ2=214.58，p<0.001），油街艺术空间最高（51.4%），西港城最低（31.2%）。注视熵同样存在显著场景差异（χ2=25.01，p<0.001），香港艺术馆最高（3.39），香港科学馆最低（2.95）。EEG alpha减theta变化（χ2=69.58，p<0.001）、EDA平均SCL变化（χ2=15.93，p=0.007）和HRV RMSSD变化（χ2=20.78，p<0.001）均显示显著场景效应，油街艺术空间在EEG（+2.68）和HRV（+11.37 ms）方面增幅最大。
3.5 敏感性分析
感知恢复性、自然AOI注视、注视熵和SART准确性均无场景-顺序交互证据，但EEG、EDA和HRV对顺序更为敏感。当分析限制于每位参与者最早的焦点场景暴露时，主要主观、注意、EEG和HRV对比仍然显著，支持场景构型对比在短期静态视觉暴露下的稳健性。
四、讨论与结论
讨论部分强调，场景评价应被理解为可见空间构型与观察者解释的联合产物。官方遗产地位或景点类别可以描述地点的情境背景，但不能证明特定照片向观察者传达何种意义；参与者的舒适度或恢复性评分也不能被重新解释为建筑立面的客观属性。许多街道景观属性可能与体验存在非线性关系：适度围合可提供清晰的空间界定，而过度围合可能限制视野；一定水平的活动可能传达活力，而过量活动可能被体验为拥挤；视觉复杂性可能激发探索，但在高水平时可能增加信息负荷。由于实验仅包含六个完整场景，现有数据不足以估计这些特征的剂量-反应曲线。
多模态测量的价值在于跨响应水平观察同一场景。感知恢复性是主观评价；眼动追踪记录注意力分配但不直接代表喜好；EEG提供时间敏感的频谱信息，其解释取决于参考、伪迹处理和前处理程序；EDA主要反映交感唤醒，不直接编码情绪效价；HRV指标如RMSSD捕捉短期心脏变异性，同样受信号质量、搏动校正、呼吸和分析窗口长度影响。多模态趋同指不同指标间相互支持的场景水平模式，但各模态仍允许显示不同排序或零效应。
研究结论指出，在高密度旅游街区中，完整场景构型而非单一特征驱动短期恢复相关响应。油街艺术空间作为感知恢复性最高、自然AOI注视比例最高且神经和自主恢复增幅最大的场景，与西港城形成鲜明对比。研究建立的环境原型校准框架为识别恢复机会节点和优先干预区域提供了空间基础，将城市尺度环境测量与受控人体实验成功连接，为旅游街道景观的恢复潜力制图提供了可复现的方法路径。研究同时明确界定了解释边界：静态二维照片排除步行、声音、热湿条件、气味、路线连续性和动态拥挤等真实旅游体验特征，相关多感官证据定义了本研究外部效度的重要边界。
