用于评估建成环境中多感官感知的人类感知数据：从机制到规划的系统性综述

《Building and Environment》：Human sensing data for assessing multisensory perception in the built environment: A systematic review from mechanisms to planning

　　

## 摘要

建成环境特征影响着人类的多感官感知体验及其在城市环境中的跨模态交互。随着人类感知数据（Human Sensing Data, HSD）的快速积累，近年来该领域的实证研究呈爆发式增长。然而，现有文献缺乏对该跨学科领域研究趋势、核心模式、局限性及未来方向进行全面系统综合的综述。本综述遵循PRISMA指南，系统检索了Scopus、Web of Science和PubMed数据库，最终纳入472篇符合条件的实证研究。借助大语言模型（LLM）辅助分析，应用了情境语境框架和主题聚类方法。本综述定位为结构化的主题综合与研究景观图谱。研究发现，该领域具有跨学科特征，并在东亚地区呈现时空集聚现象。最终综合结果分为四个核心聚类：（A）感官神经生理机制，（B）数据驱动的感知量化，（C）时空感知公平性，以及（D）基于感知的规划讨论。具体而言，聚类A报告了一部分交互研究中存在的跨模态协同、补偿或干扰现象，主要存在于微观尺度或受控环境中；这些是该子集中的模式，而非全领域机制。聚类B推动了从传统主观量表向整合用户生成内容（UGC）和生理信号进行量化的转变。聚类C凸显了五种感官感知在空间、时间和社会群体中的分布异质性。聚类D强调了规划导向型研究，这些研究利用五感证据为设计指导提供依据，而非记录规划实施结果。综合来看，即时环境与感知之间的联系往往是跨模态和非线性的，但仍局限于微观尺度；可扩展的地图以视觉和文本为主导，且多为关联性研究；同一环境在不同时间、地点和群体中并非均匀感受；规划主要将感知证据作为指导依据使用。四个方向各自积累了大量成果；薄弱环节在于它们之间的联系。总体而言，本综述提供了一个语境框架和四聚类分类体系，用于定位当前基于HSD的建成环境与多感官感知研究，并为以人为中心的城市规划和后续实证工作提供方向性图谱。

## 引言

随着城市数字化的快速发展，人类在城市环境中的参与和表达形成了一种新的数据驱动视角，即人类感知数据（Human Sensing Data, HSD）。在本综述中，HSD被操作性地定义为人类或由代表人类的传感器收集的数据源，用于捕捉行为、感知及人与环境的交互[1,2]。这一以人为本的感知方法在心理学和社会学等多个学科中得到广泛研究，作为收集感知数据并深入了解人类行为的有效手段[[3], [4], [5]]。在城市研究领域，这一概念正受到越来越多的关注。研究者越来越多地运用HSD探索人与城市空间之间的交互关系，如理解城市动态变化[6,7]以及建成环境对人类体验的影响[8,9]。根据人类参与模式的不同，HSD可分为两类。第一类是用户在平台上隐式贡献的信息，通常称为用户生成内容（User-Generated Content, UGC）数据，包括地理标签照片、社交媒体帖子、公民投诉记录、GPS轨迹和众包视频[[10], [11], [12]]。第二类是通过显式招募获得的感知信息，通常称为受控实验数据，包括通过眼动追踪、脑电图（EEG）、功能性近红外光谱（fNIRS）和心理问卷量表收集的用户行为、生理和心理数据[[13], [14], [15], [16]]。这两类数据共同促进了从志愿者到"公民即传感器"的转变，为城市研究和分析提供了数据源[17,18]。从概念上讲，这一视角将人视为通过日常感知和行为贡献环境信息的来源。五种人类感官是个人接触建成环境刺激的最直接渠道。因此，HSD可以被理解为这些感官接触的数据化痕迹及其行为或生理相关性，无论是通过UGC隐式捕获还是通过实验和调查工具显式捕获。在这一意义上，HSD是使建成环境中的感知体验变得清晰可观测的实证媒介。

五种人类感官（视觉、听觉、嗅觉、味觉和体感）构成了直接塑造个人城市环境体验的核心要素。在本综述中，第五种模态被指定为体感（somatosensory），而非狭义上仅指触感的触觉。狭义的触觉研究主要集中在材料接触或压力感知上，在城市研究中的相对有限；而通过温度、湿度和风速介导的热条件则强烈塑造即时身体体验，且不与视觉、听觉、嗅觉或味觉重叠。在神经科学中，热感知通常被视为体感系统的子模态，通过皮肤感受器与触觉相关传入神经共同发挥作用[19,20]。因此，此处使用"体感"作为操作性类别，既包括经典触觉成分，也包括与热相关的身体感觉。这些感官模态共同形成人们对建成环境的整体感知，深刻影响情感反应、认知负荷、心理健康和生活质量[21,22]。这些感官并非孤立运作，而是通过复杂的跨模态机制相互交互，共同塑造城市体验。例如，视觉和听觉感知往往协同作用，视觉信息的可用性影响听觉感知，听觉信息同样影响视觉满意度[23]。嗅觉和体感之间的耦合可以放大感知差异；例如，气味偏好直接调节嗅觉刺激对热舒适度的影响[24]。味觉感知与视觉和嗅觉相互交织，因为餐饮区的空间布局可以同时唤起多感官记忆[25]。对于味觉模态，在城市尺度上的直接现场味觉测量仍然有限。参照城市研究中声景和气味景观的处理方式，本综述因此既包括直接味觉感知研究，也包括基于HSD的食物景观分析，后者将建成环境设置与味觉相关偏好或饮食实践联系起来[26,27]。在城市研究中，这种五感多感官视角已成为理解城市生活质量和人类福祉的关键途径[[28], [29], [30]]。就操作定义而言，本综述中的多感官感知指的是测量或分析五种感官模态中的一种或多种、它们的共现，或人类对与建成环境相关的感官信息的反馈，包括未明确标注感官类型但明确考察感官相关反应的研究。然而，要深入揭示五种感官在城市环境中的交互机制，必须识别其最直接的驱动特征，即建成环境。

建成环境特征在此被视为与多感官感知相关的主要环境属性。在当代城市中，街道形态、建筑密度和视觉通透性与视觉感知的开放感和安全感密切相关。密集的高层建筑往往引发压抑感[31]，而开阔的街道和高绿视率则增强愉悦体验[32]。交通流量、声景质量和功能混合主要主导听觉感知；高噪音交通主干道会阻碍心理恢复[33]，而愉悦的声音环境则减少压力[34]。绿地配置、空气质量和功能混合进一步影响嗅觉感知[9]。植物挥发性有机化合物与城市气味的对比往往决定了一个地方的宜居性[35]。地面微气候条件是体感感知的核心，因为温度、湿度和风速的不同组合直接影响步行舒适度和身体体验[36]。餐饮空间的分布、食品相关活动和商业形态与味觉感知密切相关，共同构建城市生活的感官记忆[27]。这类将建成环境特征作为核心自变量、多感官感知作为因变量的感官研究，构成了以人为中心的城市规划的基础。人类感知数据则提供了连接这一自变量与因变量的前所未有的数据桥梁。传统的建成环境研究往往依赖客观空间指标来表征环境条件。这些指标对于描述物理形态和结构很有用，但对居民如何感知、评估或在生理和行为层面上对同一环境做出反应的洞察有限。相似的客观值可能在不同个体、社会群体和情境背景下与不同的感官体验相关联。在这一意义上，主要基于客观指标的分析可能只能部分观察到从环境属性到生活感知之间的路径。HSD可以通过提供主观报告、行为痕迹和生理反应来弥补这一局限性，从而将建成环境特征与多感官体验联系起来。

然而，现有的系统综述已经对相关议程做出了重要贡献。Kavee和Flanigan[37]系统考察了城市形态与视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉感知之间的关系，并提出了量化多感官体验的框架。Li等人[38]提供了建成环境、人类感知、生理测量、主观评估和机器学习的综合整合。这些综述并未围绕人类感知记录作为共同实证媒介来组织该领域，也未在一个语料库中映射这些记录如何跨越感官模态、观察设置和规划导向讨论加以使用。因此，以HSD为边界的实证研究景观综合仍然缺失。此处HSD被用作该语料库的组织边界。相较于先前的综述，本研究探讨的是：当要求使用人类感知记录时，建成环境与多感官感知之间观察到何种关系、在何种条件下出现，以及由此产生的工作如何在机制、图谱、公平性和规划讨论中分布，以及这些线索是否相互启发。为填补上述空白，本综述聚焦于同时满足"HSD"、"多感官感知"和"建成环境"三个核心维度的符合条件的实证研究。它运用"多感官感知研究的语境框架"（感官模态—什么、HSD来源—谁、时间范围—何时、空间尺度—何处、建成环境特征—如何）对符合条件的研究进行结构化综合（图1）。

本研究旨在回答以下三个核心研究问题：（1）基于HSD的建成环境多感官感知研究的主要特征、趋势和模式是什么？（2）"多感官感知研究的语境框架"如何组织并揭示符合条件的研究中的模态模式、时空维度和驱动变量？（3）该领域中的关键研究聚类、现有空白和富有前景的未来方向是什么？通过系统综述，本文映射了基于HSD的建成环境多感官感知研究的研究趋势、主题聚类和主要研究方向。它报告了该语料库可以支持的关系模式，并指出机制导向证据集中在哪里以及哪里仍然薄弱。本文并不旨在提供研究水平的效应方向、因果估计或正式证据分级的综合。因此，本文为推动以人为中心的城市规划和宜居城市发展提供实证参考和结构化支持。

## 章节片段

### 检索策略

本研究采用系统综述方法，全面分析基于HSD的建成环境多感官感知相关文献，并识别未来研究潜力和挑战（图2）。系统综述方法因其能够系统整合来自多样定量和定性研究的证据，同时最大限度地减少选择偏差和主观解读而被广泛认可[39,40]。本综述严格遵循

### 统计概述

建成环境对五种基本人类感官都施加影响，从而影响个体的行为表现和心理生理健康[21]。在过去的四十年中，来自地理学[50]、城市规划[51]和心理学[52]等多个学科的研究者利用HSD在建成环境与多感官感知交叉领域进行了广泛的跨学科研究。具体而言，该领域的研究呈现持续上升

## 讨论

本系统综述全面整合了472篇实证文章，揭示了HSD驱动的建成环境与多感官感知研究的整体发展趋势。机制导向、量化导向、公平性导向和规划导向的研究各自积累了体系化的成果。因此，每个方向内部的进展相对成熟。方向之间的联系仍然薄弱。以下讨论分为五个小节展开：感官

## 结论

本系统综述纳入了472篇实证研究，系统揭示了HSD记录如何将建成环境特征与多感官感知联系起来。本研究发现，综述中的一部分交互研究报告了跨模态协同或补偿，并在四个维度上形成了清晰的研究聚类：神经生理反应、量化方法、时空公平性和规划导向讨论。

这些关系类型是受支持的模式

未引用的参考文献[[112], [113], [114], [115], [116], [117], [118], [119], [120], [121], [122], [123], [124], [125]]

CRediT作者贡献声明

Haotian Wang：撰写-初稿，可视化，方法论，形式分析，概念构思。Zhongyu Lai：验证，软件，方法论，形式分析，数据管理。Jian Liu：撰写-审阅与编辑，验证，软件，方法论。Xintao Liu：撰写-审阅与编辑，监督指导，资源，项目管理，概念构思。You Dong：撰写-审阅与编辑，监督指导，资源，项目管理。

Haotian Wang|Zhongyu Lai|Jian Liu|Xintao Liu|You Dong