将参与感可视化：一种方法论反思——探讨沉浸式虚拟现实、皮肤电活动测量以及定性研究在城市恐惧空间分析中的潜力与局限性 作者：Katrin Reichert, Anna-Lena Heppenheimer, Julian Keil, Frank Dickmann, Dennis Edler

《ISPRS International Journal of Geo-Information》：Making Participation Tangible: A Methodological Reflection on the Potentials and Limitations of Immersive Virtual Reality, Electrodermal Activity Measurement, and Qualitative Inquiry in the Analysis of Urban Fear Spaces Katrin Reichert, Anna-Lena Heppenheimer, Julian Keil, Frank Dickmann and Dennis Edler

　　摘要 公共空间中的主观安全感是衡量城市参与度的关键指标，它影响着人们如何体验和导航周围环境。城市恐惧空间凸显了物理、社会和情感因素如何不平等地影响人们对公共环境的接触和使用，将空间感知与社会正义联系起来。本文探讨了混合方法论——结合沉浸式虚拟现实（VR）、皮肤电反应（EDA）测量和半结构化访谈——在研究城市恐惧主观感知方面所提供的可能性和局限性。通过对波鸿鲁尔大学校园内潜在恐惧空间的探索性研究，本文提出假设：混合方法论的整合能够揭示仅通过语言数据无法获取的无意识唤醒模式。文章讨论了在定性框架内整合生理数据的方法论潜力与局限性。研究设计包括VR模拟、生理信号采集以及定性解读和三角验证。研究发现，结合沉浸式VR与EDA可以检测到仅凭语言数据无法捕捉到的无意识生理唤醒模式，同时也揭示了需要定性背景分析的重大解释挑战。该反思最后提出了将这些多模态方法应用于参与式城市规划和空间研究的意义。

1. 引言
公共空间中的不安全感反映了参与城市生活以及在公共空间停留机会的不平等，这决定了人们如何体验和使用这些场所，从而影响了谁能真正参与城市生活[1,2]。所谓的城市恐惧空间生动地展示了空间结构、社会动态和情感体验是如何相互交织的，从而导致城市空间的可及性和参与度分配不均[3]。某些群体尽管在形式上对所有人开放，却常常避开这些空间。这不仅引发了关于安全性的问题，还涉及公共空间中的正义、可见性和代表性问题[4,5]。
当前城市研究和地理学中的讨论越来越多地强调，主观安全感是社会参与的前提条件[6,7,8]。造成不安全感或恐惧的公共空间不仅限制了个人行动自由，还限制了社会互动、信任感和归属感[2,9]。因此，创造安全包容的空间是可持续和公平城市发展的核心目标，正如联合国大会在可持续发展目标11中所明确指出的（“使城市和人类居住区具有包容性、安全性、韧性和可持续性”）[10,11]。然而，捕捉、分析并将主观安全感系统地整合到规划中在方法论上仍面临挑战[12]。
传统的城市研究方法（如调查、制图或观察）在捕捉情感和生理反应方面存在局限性，因为它们主要依赖于认知和语言中介的表征[13,14]。此外，包括女性在内的某些群体在参与式规划过程以及更广泛的城市生活中常常被结构性边缘化且代表性不足[15,16,17]。为了解决这些挑战，需要创新的方法论框架来更好地理解感知、情感和空间行为[18,19,20]。
基于这些方法论创新，数字和沉浸式技术为城市研究开辟了新途径。虚拟现实（VR）能够真实模拟城市空间并可视化未来的空间变化[21,22,23,24,25]。结合皮肤电反应（EDA）等生理测量方法，还可以记录人们对空间刺激的生理反应[26,27,28,29]。这种方法使人们能够了解之前难以捕捉的情感和身体层面的空间体验[30,31]。当与定性访谈结合使用时，可以多维度地理解个体如何感知和体验城市恐惧空间，从而整合生理、情感和认知方面的空间感知[32]。
本文从概念和方法论的角度探讨了如何通过沉浸式体验、生理反应和语言反思来研究公共环境中的主观安全感。本文并不旨在取代现有的研究环境设计、空间认知与人类行为之间关系的方法，而是希望通过探索沉浸式虚拟环境和生理数据如何使主观空间体验更加直接和可观察来丰富这些方法。
在此基础上，本文进一步探讨了结合沉浸式VR模拟、EDA测量和访谈来研究城市恐惧主观感知的可能性和局限性。重点不在于案例研究的实证结果，而在于其对城市研究的更广泛影响，包括多元群体的参与、代表性不足用户的可及性，以及心理学、城市规划和技术之间的跨学科合作。通过这种方式，本文旨在扩展关于公共空间主观安全性的讨论，并将空间感知的情感和身体维度融入参与式过程。

2. 理论与方法论背景
恐惧区域是指人们因害怕犯罪行为而感到不安的公共或半公共场所，这种不安感会降低他们的主观安全感，使他们避免前往这些地方[3]。安全性被定义为没有风险的状态；在人流量大的公共空间中，这种安全感很容易转变为不安全感[1]。客观安全与主观安全之间的区别至关重要：客观安全指的是可测量的数据，如事故和犯罪统计数据[33]，而主观安全则是基于个人感知和评估的个人感受[8,30,34]。因此，同一个地方可能被一些人视为威胁，而被另一些人视为中性或安全的[3]。因此，这种分类具有高度主观性，不能仅仅归因于实际的危险。主观安全感对于恐惧的感知至关重要，它取决于个人对自己脆弱性的评估，这些评估受到年龄、出身、性别、受害经历、社会资本、对偏差行为的理解以及媒体报道的影响[3,35,36]。
由于物理和社会特征的结合，某些地方常被视为恐惧空间，这些特征包括物理混乱的迹象（如垃圾、涂鸦、破坏行为）和社会混乱（如感知到的偏差行为或缺乏社会控制）[2,3,8,30,35,37,38,39]。这些条件往往预示着社会控制的丧失，加剧了不安全感。此外，时间、缺乏其他人或黑暗等动态因素会进一步加剧这种效果[9]。城市规划和建筑条件也会显著增加不安全感，例如有限的视线、较差的导向性、犯罪者的隐藏处（如茂密的植被、蜿蜒的建筑），或夜间孤立的设施（如地下通道、地下停车场、地铁站、公交车站、公园和工业区）[3,9,40]。一个地方通常根据这些特征的组合被归类为恐惧空间，情境因素如独自一人或步行也会产生影响[8]。总体而言，客观安全与主观安全在概念上需要区分，但在实践中它们是紧密相连的。主观安全感在公共空间的可及性和参与度中起着决定性作用，因为人们根据个人和社会因素的不同使用公共空间[2,9,41]。较低的主观安全感通常会成为使用空间的障碍[34,35,42]。因此，较高的主观安全感是积极使用和占据公共空间的关键前提。没有它，特别是对于边缘化群体而言，行动自由和生活质量可能会受到限制[4,5]。
因此，主观安全感不仅对参与公共空间本身很重要，也对旨在使公共空间更加包容和可及的参与式规划过程至关重要。本文中的“公共参与”指的是在决策过程中的规划相关参与，而“在公共空间的参与”指的是能够在公共环境中使用、适应并感到安全的能力。这两个维度紧密相关，因为本文研究了参与式方法如何捕捉城市空间的主观体验，并将其转化为与设计相关的见解。
为了使所有人都能平等参与公共空间，这些空间必须设计得能够支持较高的主观安全感。虽然无法消除所有影响因素，但应尽可能将其降至最低[2,43,44]。CPTED（通过环境设计预防犯罪）概念表明，结构和空间组织措施可以改善主观安全感[45]。关键的设计因素包括视线、照明、材料选择、空间布局、可及性和维护。通过透明结构和开放视线（尤其是在过渡区和入口处）建立视觉联系，可以促进自然监控并增强安全感[45,46]。清晰的标识和可见的出口也有助于定向[45,46]。地下区域和夜间明亮均匀的照明可以通过更好的社会控制减少焦虑，并防止破坏等不良行为[45,48]。高质量、坚固的材料和温暖的颜色（例如在立面或木质元素上）可以营造愉悦的氛围，表明对空间的关怀，从而防止疏于维护[42,45,49]。无障碍、开放可及的空间在高频使用的建筑中可以防止孤立并鼓励社交活动[45,46]。一个地方的识别潜力可以促进归属感并防止破坏行为[45]。组织措施如清洁、定期维护和积极的形象可以增强安全感，例如监控和有针对性的沟通可以补充结构措施[45,46]。如果保持照明和视线，绿化也可以促进安全感，因此高大的树木比茂密的灌木更适合[50,51]。
“公民参与”、“参与”或“公共参与”等术语经常被互换使用；在这里，参与遵循Kaase的定义[52]，即“公民自愿进行的所有旨在影响政治系统各层级决策的活动”。公民参与旨在提高城市措施的透明度、接受度和质量，同时及早识别需求和障碍[44,53]。它分为正式和非正式过程：正式参与包括规划初期的公众咨询和声明，而非正式程序则是自愿的、以对话为导向的，在方法、时间和目标群体方面具有灵活性，可以补充正式过程以提高决策质量[16,44,53,54]。然而，在实践中，参与的广度、深度和影响力往往受到限制。Cooke & Kothari[55]指出，参与程序虽然形式上看起来平等，但其实际影响受到预定目标的限制。对于以公共利益为导向的规划来说，考虑不同群体的角色和生活现实非常重要。Brow等人[16]指出，年轻人、移民或社会弱势群体等“沉默群体”经常被忽视，因为参与形式和信息并未针对他们进行调整。这导致参与率低和样本代表性不足，从而产生代表性问题[15]。此外，Spieker等人[14]和Ernst等人[56]强调，传统的2D表示和技术图纸对于非专业人士来说难以理解。即使是3D渲染图也常常过于理想化，主要用于公关目的，这可能会引发不信任，尤其是当图像与现场实际情况不符时[56]。在公共空间恐惧的背景下，公民参与城市设计时很少考虑情感因素，尽管这些因素对城市福祉至关重要。Wilhelm等人[57]认为这是因为福祉难以衡量和量化。
需要新的参与式方法来克服公民参与的障碍[20,24,58]。虚拟现实（VR）作为一种扩展现实（XR）技术，提供了创新的可视化和沟通机会，允许从不同角度（例如儿童视角）体验环境，并揭示2D平面图中隐藏的视角依赖性问题，如阴影或障碍[23,24,44]。头戴显示器（HMD）通过3D视图和实时修改提供了高度沉浸感，尤其是当比例真实时[59,60,61,62]。研究表明，这些方法具有实际潜力：“Take Part”项目中，VR/AR（增强现实）可视化促进了包容性参与、想象力、共同理解和积极性[58]。Stauskis[63]在绿地研究中展示了这种方法对困难群体的有效性和趣味性。van Leeuwen等人[64]和Malakhatka等人[65]的比较表明，与2D/360°表示相比，VR能激发更大的兴趣、更长的参与时间和更好的空间理解，尽管存在设备可用性、支持需求、不直观的导航和晕动症等障碍。Szcepańska等人[66]和Guler等人[67]也证实了在线和家庭使用中的有效性，建议使用用户友好的控制，并认为VR是对传统形式的补充。总结来说，虚拟现实（VR）通过提供逼真的沉浸式规划体验、提高参与者的积极性以及减少认知障碍，为公民参与提供了巨大的创新潜力，从而促进了更深入的互动。然而，其实际应用不仅受到技术要求和标准化缺失的限制，还面临着用户方面的挑战，如晕动症、导航困难、对数字技术的熟悉程度不同，以及可能排除那些无法或不愿意使用头戴式显示器（HMD）系统的参与者。因此，用户友好且易于使用的整合方式对于确保广泛和包容性的影响至关重要[23,25,66,68]。参与过程中的语言障碍等访问限制可以通过定量方法来解决，例如通过测量皮肤电反应（EDA）来记录无意识的情绪激动[27]。EDA能够捕捉到由交感神经系统激活引起的皮肤电导（SC）变化（单位为微西门子（μS），并提供一种非侵入性的生理激动度测量方法[27,69,70,71]。实地研究证实了这一方法的潜力：Schlosser和Zeile[30]以及Fathullah和Willis[31]发现，在GPS追踪的步行过程中，客观压力值与主观评估之间存在差异，并且这些差异与空间环境有关，这使EDA成为参与形式的客观补充工具。Harvey[68]和Wang等人[13]发现EDA与绿色空间或交叉口等环境特征之间存在相关性，但他们强调EDA测量的是总体激动度而非情感价值（正面/负面），因此也需要主观数据。在VR应用中出现了新的可能性：Keil等人[26]和Lee等人[40]展示了虚拟场景中交通/噪音污染或拥挤程度对皮肤电反应的影响。然而，显示模式本身也可能影响皮肤电反应。比较研究表明，沉浸式VR与2D或现实世界环境中的生理反应可能存在差异，这意味着EDA值应被视为特定于显示模式的，而不能在不同呈现格式之间直接互换[25,68,72]。这使得EDA适用于捕捉参与过程中的空间感知差异。总之，EDA测量能够捕捉到调查中忽略的隐性压力模式，尤其是在结合VR进行城市空间可重复分析时。然而，可重复性应在选定的显示环境中进行理解，因为EDA反应可能在沉浸式VR、2D屏幕和真实环境中有所不同。不过，基于上下文的解释需要方法论标准、实际评估以及与现有格式的整合，以实现以用户为中心的城市发展。理论基础强调安全是社会公平参与公共空间的前提，并指出引发恐惧的城市区域是主要障碍。鉴于参与障碍，如代表性不足、象征性参与以及可视化障碍，创新方法为在规划早期融入感知提供了新的视角，从而创造更加公平的城市空间。VR与EDA的结合通过让参与者在模拟的城市环境中体验和表达他们的感知，提供了一种具体的参与形式。目标是克服访问障碍，并探讨不同参与方法的结合，以实现包容性的城市规划。总体研究问题是：结合沉浸式VR、EDA测量和定性访谈，为了解城市恐惧的主观感知提供了哪些机会和限制？

3. 研究设计与实施
3.1 案例研究
本研究聚焦于波鸿鲁尔大学校园内的三个空间相连的位置，这些位置具有恐惧空间的典型特征，如视野不佳的区域、照明缺陷或不足、破坏迹象、结构缺陷和垃圾乱扔，以及由于晚上缺乏其他人而导致的社交控制力低下[2,9]。波鸿鲁尔大学占地4.5平方公里，是德国最大的校园之一，其布局集中，建筑风格为 brutalist（野兽派），位于波鸿市中心南部[73,74]。选定的恐惧空间代表了这个24/7开放的公共校园环境中的过渡区域。第一个焦点（FP）（见图1顶部）位于通往停车场的楼梯正前方的中央广场上，该区域以结构损坏和破坏迹象为特征。第二个焦点（见图1中部）位于通往停车场的楼梯上，其特点是空间狭小、有破坏迹象且某些区域照明不足。第三个焦点（见图1底部）位于中央广场下方的停车场层上，其特征包括结构缺陷、建筑工地、破坏行为和照明不均。

图1. 用于案例研究的恐惧空间示例。这三个焦点均基于恐惧空间的典型特征选择，位于波鸿鲁尔大学校园内。受这三个焦点的启发，使用CAD软件Vectorworks（Windows 10 Pro版本2025）[75]和Unity游戏引擎（版本2022.3.58f1）[76]创建了三个虚拟空间模型（见图2），该引擎支持VR硬件的无缝集成[76]。这三个虚拟环境具有典型的恐惧空间特征，如照明不足、破坏迹象和视野不佳的区域。

作为第二个实验条件，根据建议对恐惧空间的特征进行了重新设计（见图3），包括去除破坏的视觉痕迹、利用透明元素最大化室内外空间的视觉联系、使用明亮的颜色装饰表面以及改善照明条件，使光线更明亮且分布更均匀[2,45,49]。尽管重新设计可能会给人一种使用不同显示位置的印象，但实际上所有虚拟空间（对照组和实验组）都使用了相同的摄像机位置。

图3. 重新设计的虚拟空间。在实验条件下，通过改善照明条件、最大化空间分离区域之间的视觉联系、引入明亮的表面颜色以及去除破坏的视觉痕迹来处理恐惧空间的典型特征。为了增强虚拟空间的沉浸感，添加了连续的环境声音，包括所有三个空间中的轻柔背景噪音、第一个焦点处的轻快鸟鸣声，以及第二个和第三个焦点处的滴水声和技术设备的嗡嗡声。此外，在特定时刻播放触发声音，以研究不同空间场景中声音的解读方式。在第一个焦点（开放空间）播放了脚步声和一群活跃男性的喊叫声；在第二个焦点（楼梯）播放了风声；在第三个焦点（停车场层）播放了车门关闭声和汽车离开的声音。对照组（恐惧空间）和实验组（减少恐惧特征）的场景使用了相同的音效。

3.2 程序
在实验开始前，该研究获得了地球科学学院伦理委员会的批准（RUB Ethics Approval #2024-01）。参与者在签署书面知情同意书后，配备了HTC Vive Pro头戴式显示器（HMD）以及通过平板电脑连接到Mindfield eSense应用程序的手指夹子，用于记录EDA数据。HMD用于呈现之前描述的视觉和听觉刺激。为避免顺序效应，采用了交叉设计：一半的参与者首先观看具有恐惧空间典型特征的对照场景，然后观看去除了恐惧特征的实验场景；另一半参与者则相反。每个场景的持续时间以及触发声音的播放时间列在表1中。实验开始前和在对照组与实验组场景切换之前，会显示一个中性的暂停场景（见图4），持续一分钟，以使EDA测量达到放松状态的基线水平。

表1. 场景顺序、场景持续时间和触发声音时间。为了防止顺序效应，一半参与者的条件顺序（对照组=蓝色/实验组=粉色）进行了交换。颜色仅用于在整个手稿中区分对照组和实验组，不具任何其他概念意义。

图4. 中性暂停场景。该场景用于让EDA测量达到基线水平。

为了最小化晕动症并标准化参与者的视觉感知，将运动限制在三个旋转自由度（3DoF）内，允许参与者在固定位置转动头部和身体来探索环境。这些动作在虚拟环境中得到了复制，使参与者能够获得360度的虚拟环境视图。虚拟环境的展示之后进行了引导式访谈，详细内容将在下文中说明。

3.3 定性访谈
进行访谈是为了评估参与者对所呈现的虚拟恐惧空间的明确主观评价，并将EDA数据中的事件置于具体情境中。使用半结构化访谈指南来确保主题一致性，同时允许问题顺序和重点的灵活性[77]。所有访谈均被录音。访谈指南包括一个包含社会人口统计信息和封闭式问题的初步调查，以及七个主题块的半结构化访谈部分。在简短的介绍性对话后，解释了访谈的目的和程序，并鼓励参与者自由表达。

- 第一个主题块关注VR体验期间和之后的幸福感，评估情绪和身体反应、潜在的不适或积极感受（“在VR体验中你有什么感觉？”、“在体验过程中你是否注意到任何身体或情绪上的反应，比如紧张、不安或身体感觉的变化？”、“VR体验结束后你现在的感觉如何？”）。

- 第二个主题块探讨了两个VR场景之间的差异感知，要求参与者识别所有焦点处的设计差异。这些回答成为后续评价性问题的基础（“你注意到场景1（设计1）和场景2（设计2）之间的设计差异是什么？”——针对每个焦点分别提问）。

- 第三个主题块关注对照组和实验组场景之间的主观安全感差异，旨在了解环境设计调整是否以及如何改变了主观安全感（“是否有让你感到不安或不舒适的地方或情境？如果有，是什么触发了这种感觉？”、“是否有让你感到安全或舒适的地方或情境？如果有，是什么触发了这种感觉？”——针对对照组和实验组分别提问）。

- 第四个主题块研究了听觉刺激的效果。在提到播放的五种声音（脚步声、喊叫声、风声、车门声、汽车离开声）后，询问参与者如何感知和评价这些声音。除了单个声音的效果外，声音景观与空间设计的相互作用也是一个关键焦点（“你在不同场景中是否对这些声音有不同的感知？如果有，如何描述这种差异？”）。

- 第五个主题块要求参与者反思在VR序列中是否产生了记忆或联想，以及是什么触发了这些记忆或联想。这旨在研究个人经历对虚拟体验的影响程度（“在VR场景中是否有任何时刻让你想起了自己的经历？如果有，能否详细描述是什么让你想起的？你当时的感受是什么？你的脑海中有哪些想法？”）。

- 第六个主题块使用十点李克特量表（1=完全不真实，10=非常真实）[78]评估参与者对VR序列的技术实现和真实感的评价。此外，还要求参与者指出特别真实或不够令人信服的元素，并提出改进建议，以进一步明确量表值并识别优化潜力（“是否有你觉得特别真实或实现得很好的元素？”、“是否有你觉得比较人工或不令人信服的元素？”、“是否有可以改进的元素？哪些？”）。

- 第七个主题块关注基于VR的可视化工具的适用性。参与者被要求想象一个使用VR规划和可视化波鸿鲁尔大学停车场的场景。此外，他们还被要求使用十点李克特量表（“根据今天的体验，您如何评估VR作为参与重新设计不安全空间的工具的适用性？”，1 = 完全不适用，10 = 非常适用）来评价VR方法的适用性。同时，还探讨了该方法的潜力和局限性，以获得多角度的评估（“您认为这种方法有哪些机会？”、“您认为VR的潜在局限性在哪里？”）。在访谈的最后部分，参与者有机会就访谈指南中未涉及的主题表达自己的想法或观察结果。

3.4. 测量方法
3.4.1. 皮肤电反应（EDA）
使用上述Mindfield eSense皮肤反应指夹，在参与者感知VR环境的过程中测量了他们的EDA数据，时间分辨率为0.2秒（5 Hz；见补充材料数据集S1）。计算了每位参与者和每个时间段的平均EDA值（见表1中的时间段）。这使我们能够比较不同FPs、音频刺激和实验条件下的平均EDA值（对照组：恐惧空间；实验组：减少恐惧的空间）。此外，连续的EDA数据被可视化成图表，以识别数据中的突然峰值或下降。图表既为每位参与者单独制作，也按交叉设计组（先控制组或先实验组）汇总制作。时间戳被包括在内，以便于识别不同的时间段和相关的音频刺激。在第4节中，从所有可用图表中选取了一些单个参与者的图表作为示例，这些图表不是所有案例的平均值。

3.4.2. 访谈数据
首先，所有访谈记录都使用本地可运行的基于AI的软件noScribe（版本0.5）进行了转录。该软件支持自动化和符合数据保护要求的语音识别和文本转换[79]。随后，转录文本经过校正、完整性检查并进行了匿名处理。这一过程遵循了新闻学转录原则，注重可读性和清晰度。根据需要减少了填充词、停顿和语法错误。因此，重点在于受访者陈述的内容，而不是他们的个人说话方式、语调或表达方式，除非这些特征与研究相关[80]。修订后的转录文本使用ATLAS.ti软件（版本25.0.1）进行了编码。分析采用Kuckartz[81]提出的定性内容分析方法。这种方法允许对定性数据进行系统化的、基于规则的解读，同时提供了基于理论的数据处理，并允许结合演绎和归纳步骤。选择这种方法是因为它透明、易于理解，并且非常适合处理大量文本材料，正如本研究中的大量访谈转录文本一样。首先进行了初步的文本处理，即完整且顺序地阅读了转录文本。然后，根据理论和指南推导出了分类系统。之后，又添加了归纳性的子类别[81]。这使得可以考虑理论驱动的发现以及之前未定义的发现。在编码过程中，系统地审查了所有访谈，并将文本段落分配到主要代码和子代码中。同时创建的备忘录支持了对分类系统的反思和进一步发展。最终的编码系统显示在表2中。然后根据（子）代码对访谈摘录进行了分组和总结。

3.5. 研究样本
为了更好地代表利益相关者群体，我们旨在纳入来自不同人口背景的参与者，因此采用了方便抽样方法，通过多种渠道招募参与者，包括校园公告、社交媒体、私人联系和口口相传。最终的研究样本包括43名参与者（25名女性，18名男性），年龄范围在18至49岁之间（平均值（M）= 26.98岁，标准差（SD）= 4.98岁；见补充材料数据集S2）。由于测量设备连接问题导致数据不完整或损坏，有4名参与者被排除在EDA分析之外，因此最终的EDA研究样本为39名参与者（22名女性，17名男性），年龄范围在18至49岁之间（M = 26.92岁，SD = 5.12岁）。然而，他们的数据被保留用于剩余的分析，包括定性访谈评估。

3.6. 统计分析
计算了每个模块在其持续时间内的平均SC值，并在多个聚合层次上进行了分析。分别对对照组和实验组以及三个FPs——论坛广场、楼梯间和停车层——以及五个听觉触发器（脚步声、喊叫声、风声、车门声和汽车离开声）进行了计算，每个触发器都根据场景进行了区分。此外，还获得了每个模块的描述性统计信息，包括平均值（M）、中位数（median）、标准差（SD）、最小值（min）、最大值（max）以及第25和第75百分位数。为了直观地查看对照组和实验条件之间的分布差异，为每个模块生成了直方图，显示了两种分布及其相应的平均值。
使用Shapiro–Wilk检验评估了每个对照组-实验组对的数据正态性，整个样本和性别分层都进行了检验，显著性阈值α = 0.05。零假设（H0）假设样本来自正态分布的总体，而备择假设（H1）反映了偏离正态性的情况。在所有模块中，正态性假设都被违反。鉴于这些结果，使用Wilcoxon符号秩检验进行了非参数分析，以检查对照组和实验组之间的差异。零假设（H0）认为配对条件之间没有差异，而备择假设（H1）认为存在统计学上的显著差异。所有检验都是双尾的，α = 0.05。计算了所有模块对的效应量（r），以评估观察到的差异大小，并根据Cohen的[82]阈值进行解释（r ≈ 0.1表示较小，r ≈ 0.3表示中等，r ≥ 0.5表示较大）。所有数据处理、统计分析和可视化都是使用Python（版本3.13.x）、R（版本4.5.2）、RStudio（版本2026.01.0）和Microsoft Excel完成的。

4. 结果
统计分析显示，在停车层（Wilcoxon检验统计量W = 215，p = 0.014，r = 0.391）、车门声（W = 219，p = 0.016，r = 0.382）和汽车驶离声（W = 209，p = 0.011，r = 0.404）的实验场景中，对照组和实验组之间的情绪反应存在显著差异；效应量属于中等程度。定性问卷回答也证实了这些效应：干预前的VR场景，代表引发恐惧的空间，主要引发了负面情绪，如恐惧、不适、压力和紧张——尤其是在楼梯间和停车层；而干预后的场景则被评为更安全、更明亮、更开放、更清晰、更友好。描述性的EDA值也从对照组场景下降到实验场景，这与次要FPs一致（见表3和图5）。
表3. 各模块的SC值描述性统计（μS）。实验场景的SC值始终低于对照组，除了“喊叫声”（浅红色）。图5. SC频率直方图：对照组与实验场景（总场景、论坛广场、楼梯间、停车层）。在喊叫声刺激中出现了例外，实验场景中的EDA值略高（对照组：M = 4.41 μS，SD = 2.85；实验组：M = 4.32 μS，SD = 3.01；见表3）。尽管在定性问卷中被评为强烈的压力源，但一些参与者——尤其是男性——认为这种声音很有趣或唤起了校园记忆。例如，参与者A22（男性）说：“当我听到人们像派对人群一样时，我觉得很好笑”，而A18（女性）感到不确定和警觉，她指出：“你随时都可能期待[喊叫的人群]走上楼梯”。如图6所示，这种预期与SC值的增加相吻合。然而，对于A22来说，喊叫声刺激时SC值上升了约1.5 μS，这可能反映了积极的兴奋而不是压力。
图6. 参与者A22（上）和A18（下）在整个测试过程中的SC值比较，突出显示了“喊叫声”刺激。A22报告了积极的声学关联；A18报告了不确定性和高度警觉。两者在刺激期间都显示出明显的EDA峰值，用红色圆圈标记。虚线垂直线表示每个声音刺激的开始和结束时间，而实线垂直线表示FPs的开始和结束时间。关于其他听觉刺激，受访者的陈述表明，与对照组场景中集中的恐惧诱导特征相比，实验场景中的刺激似乎威胁性较小。脚步声和喊叫声仍然会引起注意，但较少被感知为威胁性，更多被评价为中性或预期的背景噪音。与汽车相关的声音（例如，车门关闭声、车辆驶离声）偶尔会由于来源定位不明确而引起短暂的不确定性，尽管其他人将其归类为正常的停车场噪音。
鉴于关于性别与犯罪恐惧、女性安全工作以及公共空间中的空间正义的大量文献，性别被作为分析中的一个理论相关变量进行了考察。性别分层分析揭示了不同的模式（见表4）。对于女性来说，在五个模块中出现了显著差异——整体场景（W = 58，p = 0.025，r = 0.474）、楼梯间（W = 58，p = 0.025，r = 0.474）、停车层（W = 46，p = 0.007，r = 0.557）、车门声（W = 45，p = 0.007，r = 0.564）、汽车离开声（W = 51，p = 0.013，r = 0.523）——效应量从中等到较高（最强的是停车层和车门声）。男性在任何模块中都没有出现显著差异：论坛广场（W = 44，p = 0.132，r = 0.373）和喊叫声（W = 40，p = 0.089，r = 0.419）显示出中等效应，而其他模块的效应量较低（见表4）。定性数据也证实了这些模式：在对照组场景中，女性报告负面感知的比例高于男性（女性92%，男性55.56%）；而在实验场景中，女性报告正面感知的比例高于男性（女性92%，男性77.78%）。女性对恐惧触发因素和听觉刺激提供了更多的评论，特别是在恐惧背景下对车门声的评论（女性60% vs 男性38.89%）。
表4. 按性别划分的模块差异SC值的Wilcoxon符号秩检验结果。表格显示了模块、组大小（n）、检验统计量（W）、p值和效应量（r）。浅红色突出显示了统计上显著的结果（p < 0.05）。大多数参与者的SC值与定性情绪报告一致。例如，受试者B15描述对照组场景“令人恐惧”，因为噪音创造了“紧张的环境”，但在实验场景中感到“神经几乎控制住了”，安全且“良好和舒适”。受试者A08报告了类似的转变：“在对照组中有点害怕”，而在实验场景中感到“更友好”且“不那么可怕”；对照组楼梯间感觉“最糟糕”，但在重新设计后感觉“很好”。也出现了一些例外。受试者A16将实验场景描述为更加“放松”和“更加友好的环境”，尽管SC值显示出持续的上升趋势。同样，受试者B10报告了来自脚步声/喊叫声的不安全感以及在停车场“巨大蜘蛛”结构前的恐惧，但没有明确的SC峰值支持这一点（图7）。
图7. 受试者B10在整个测试过程中的SC反应。自我报告的舒适度（实验场景）和恐惧（对照组场景）没有SC相关性。虚线垂直线表示每个声音刺激的开始和结束时间，而实线垂直线表示FPs的开始和结束时间。总体而言，43名参与者中有30人在定性问卷中对其VR体验后的状况给予了积极评价。在参与者出现晕动病并需要休息的情况下，SC水平出现了不同的模式。休息后，随后的场景在某些情况下与之前的SC水平一致较低，表明休息可能具有缓解或疲劳的效果（图8）。
图8. 受试者A12在整个测试过程中的SC值变化。由于晕动病而在休息后的SC变化示例。虚线垂直线表示每个声音刺激的开始和结束时间，而实线垂直线表示FPs的开始和结束时间。最后，结果显示，参与者高度评价VR作为参与重新设计恐惧空间过程的工具的适用性，平均得分为9.19分（满分10分）。他们通过强调虚拟现实（VR）使用的机遇和局限性来为这一评估结果提供依据（例如，减少认知障碍和提高参与度，同时也要面对技术基础设施要求以及潜在的参与者排除问题；参见第5.5节和第5.6节）。5. 讨论 本研究旨在探讨结合沉浸式VR、EDA测量和定性访谈来分析城市恐惧空间的方法论潜力，以德国最大城市聚集区之一的波鸿市为例进行空间案例研究。该研究并非对特定校园地点提供最终的实证评估，而是试图探索这种混合方法设计如何使人们对安全的主观感知变得可量化、可测量，并至少在初步应用中具有可解释性。研究结果表明，整合沉浸式、生理学和定性方法对城市研究和参与式规划具有显著价值，同时也暴露出一些关键的方法论和解释挑战。5.1. 经验、生理学和意义的三角验证 本研究的一个核心发现是，单独使用任何一种方法都不足以捕捉城市恐惧空间中感知安全的复杂性。沉浸式VR使参与者能够在受控且逼真的环境中体验空间情境[21,25,76]，它使得照明、开放性和可见性等设计要素能够被整体而非抽象地感知。EDA测量通过捕捉参与者难以言表的潜在生理反应来补充这一体验维度。然而，只有通过定性访谈，这些可量化的生理反应才能得到有意义的解释。这种三角验证方法尤为重要，因为客观安全与主观安全并不完全相同：即使没有相应的客观危险，一个地方也可能被感知为不安全[1,3,34]。结果还显示，生理反应并不直接对应于有意识的恐惧或感知到的不安全感[68,71]；在某些情况下，参与者在不明显出现EDA峰值的情况下报告了不安全感，而在其他情况下，升高的SC值则反映了兴奋、好奇或娱乐情绪（图6）。这进一步证实了现有研究的结果，即EDA捕捉的是情绪强度而非情绪价值[27,71]。从这个意义上说，生理数据并不取代主观描述，而是通过揭示无意识的情绪反应来补充它们，正如Dawson等人[27]和Bouscein[71]在心理生理学研究以及更广泛的测量建议[69,70]中所强调的。这些发现强调了方法论三角验证的必要性：生理数据需要定性背景信息，而主观报告则受益于包含捕捉无意识情绪过程的指标。更广泛地说，这些发现支持了理论背景中的观点，即主观安全是使用和利用公共空间的关键条件，而对不安全感的感知会塑造人们对城市生活的参与度[34]。5.2. 空间重新设计对感知安全的影响 在大多数模块中，重新设计的虚拟环境与较低的EDA平均值相关，并且在定性报告中一致被描述为更明亮、更清晰、更开放和更友好（图5，表3）。生理反应与定性评估之间的这种一致性表明，在基于VR的设计干预中——如现代照明结构、增强的可见性和视野范围、减少的城市衰败迹象以及升级的建筑元素——可以有效缓解引发恐惧的环境中的压力相关生理反应。这些发现与早期关于恐惧空间的研究以及空间设计对主观安全重要性的研究结果相呼应，特别是在公共空间中，不安全感可能会限制人们对这些空间的使用和参与（重新）设计[3,8,34]。在停车层场景和对汽车相关声音的反应中观察到了最显著的效果，这证实了之前的研究结果，即封闭、照明不足且声学环境模糊的空间特别容易引发恐惧反应[8,42,45]。在这方面，研究结果与以CPTED（犯罪预防通过环境设计）为导向的规划文献一致，后者强调视线、照明、导向性和减少隐蔽性是安全感知的关键因素[45,46]，同时也表明这些影响可以在实际实施之前在沉浸式虚拟环境中系统地进行测试[26,67]。这些结果也与关于空间差异化安全感知的广泛讨论相一致，即一个地方的物理和社会结构即使在难以分离客观风险的情况下也能塑造主观安全感[2,8,33,45,46]。同时，研究结果也提醒我们不要过于绝对地解释结果。个体EDA变化轨迹和访谈叙述显示出明显的个体间差异，表明空间设计与个人历史、经历和期望相互作用。因此，恐惧空间并非固定的环境属性，而是由空间、社会和传记因素交织而成的关系现象。这与早期观点一致，即公共空间中的恐惧不仅仅是地点的物理属性，还是一种社会性和主观性中介的经历[1,3,34]。5.3. 性别特定的敏感性和空间正义问题 基于性别的分层分析受到先前研究的指导，这些研究表明公共空间中的感知安全具有性别差异，女性的日常空间行为往往受到高度警惕、预防意识和不平等的进入条件的影响。其中一个最显著的发现是生理反应存在明显的性别差异：在引发焦虑的场景与重新设计的场景之间，女性参与者的EDA显著降低，而男性参与者则没有发现显著差异（表4）。这些模式与先前的研究结果一致，即女性通常报告对空间不安全有更高的敏感度，尤其是在封闭或监控不足的环境中[9,41,42]。从方法论角度来看，这一发现突显了生理测量的价值，因为它揭示了在口头报告（如本研究中使用的访谈）中未能充分表达的敏感性差异。这些结果进一步支持了女性主义和社会正义导向的城市规划理论，这些理论强调规划干预并非价值中立，可能会对某些群体更有益[2,10,41,49]。同时，数据表明，旨在提高可见性、导向性和感知控制的设计策略对在公共空间中经历高度脆弱性的群体特别有益。这些发现表明，重新设计可能对这一群体更为有效，文献中描述该群体在公共空间中尤其脆弱[2,83]。这种解释与女性主义恐惧地理学观点一致，即女性对公共空间的限制使用不仅是针对个人威胁感知的反应，也是父权关系在空间上的体现[9,17]。从这个意义上说，当前结果不仅指出了群体间的不同敏感性，还指出了公共空间中参与条件的不平等，这在关于性别化和女性安全性的文献中已有讨论[41,49,83]。研究结果并不简单地将性别视为一个同质的解释因素，而是表明重新设计措施可能以对那些日常空间行为已经受到高度警惕和预防意识影响的群体特别有益的方式缓解不安全感[2,9,41,83]。5.4. 城市恐惧的多感官维度 研究结果进一步强调了听觉，特别是三维听觉刺激在塑造安全感知中的关键作用。在重新设计的环境中，相同的声音通常被感知为不那么具有威胁性，表明空间背景对声学线索的解释具有显著影响[8,45]（表3）。这支持了更广泛的观点，即城市恐惧不仅仅是视觉上的，而是多感官的，声音是体验和评估公共空间的一个重要组成部分[30,84,85]。特别是在封闭或视觉受限的环境中，对声音来源的不确定性常常成为压力的触发因素，即使这些声音本身是熟悉或常见的。代表体育迷呐喊的刺激尤其说明了这一点：尽管通常被认为具有压力性，但它引发了从恐惧和警觉到娱乐和熟悉的各种不同反应（图6）。这些不同的反应体现在个体的EDA变化轨迹中，强调了解释上的谨慎性以及将定性方法（如访谈）整合到基于VR的实验设计中的价值。与之前关于视听制图和沉浸式虚拟环境的研究一致，这些结果表明声音的意义是通过其空间嵌入而非仅通过其声学属性获得的[84,85]。总体而言，研究结果强调城市恐惧空间本质上是多感官现象，表明参与式规划过程应考虑声学和视觉设计元素[30,84]。这也与早期关于公共空间作为由身体感知和情感塑造的环境的讨论一致，其中声音景观、导向性、可见性和社会背景共同影响主观安全感[30]。5.5. VR和EDA作为参与工具 参与者认为基于VR的可视化工具非常适合参与式过程。这一发现支持了沉浸式环境可以降低认知障碍、促进对空间提案和情景的理解并鼓励参与的假设[25,85]。在更广泛的参与文献背景下，这一点尤为重要，因为传统的规划可视化和程序往往对普通受众来说难以理解，或者只能产生有限的影响[14,15,16,44,55,56]。对于那些难以理解抽象计划、2D地图或技术图纸的群体来说，这一优势可能尤为重要[66,67]。正如基于XR的参与研究所示，低门槛的格式可以补充正式和非正式的参与过程，而不是取代它们[20,64,66,67]。结合生理测量进一步扩展了这一潜力，因为它提供了一种方式来包含非语言和非意识的体验维度。在这方面，当前方法通过添加生理层，使人们对空间情景的情感反应在规划过程中可观察和讨论。同时，研究结果支持了更广泛的观点，即当数字参与工具被设计为现有参与形式的补充，并嵌入到易于使用、以用户为中心的程序中时，它们最有价值[16,20,44,64,66,67]。5.6. 方法论局限性和未来方向 尽管取得了有希望的结果，但这项研究仍存在一些方法论局限性。基于VR的设置需要大量的技术基础设施、协助和精心设计，以防止不适或参与者被排除[23,60]。在本研究中，虽然只有一次出现晕动症的情况，但这种情况突显了在沉浸式会话中需要人体工程学设计和持续监控的必要性。此外，尽管有指导要求限制动作，但一位参与者的动作（尽管如此）导致了EDA读数的失真，这说明生理记录对运动伪影非常敏感。在这里，有四位参与者因传感器连接不稳定导致信号不完整或损坏而被排除。这些问题部分与手指夹式传感器有关，这些传感器对某些参与者来说太大，并且在会话过程中容易松动。对于未来的实验，粘性电极可能提供更稳定和包容的解决方案。关于EDA的局限性，应该考虑到皮肤电活动对方法论和情境因素非常敏感，需要仔细标准化记录和分析程序[27,69,71]。同时，当前的研究采用了被试内设计，减少了个体间的差异，而在每个实验场景之前使用基线场景以及在刺激之间留出足够的时间间隔有助于稳定生理信号并减轻延续效应。这些步骤增强了测量的可比性，尽管它们并不能消除所有解释挑战[27,69,70,71,86]（图7）。这些发现并不表明EDA本质上不可靠，而是表明其可解释性取决于精心控制的设置、适当的传感器选择和情境敏感的校准。因此，这种方法不应被视为替代现有的参与式方法，而应被视为一种补充工具，通过纳入体验和情感维度来增强参与式过程。关于定性部分，所采用的方法由于问题数量多和需要大量的后期处理而耗时较长。对于未来的研究，建议采用更简洁的程序，使用有限的关键问题集（例如，“你对使用的不同声音有什么联想？”或“哪个声音让你印象深刻，为什么？”）。此外，在初步审查EDA数据后，可以根据生理反应的特定峰值或低谷调整定性工具，从而进行更有针对性的、特定于刺激的探究。这项研究的探索性质和便利样本的使用限制了研究结果的普遍性。尽管虚拟环境具有沉浸感，但它们无法完全再现现实世界的复杂性，包括社会互动和情境偶然性[87,88]。VR的新颖性和个体对VR的熟悉程度也可能影响主观和生理反应[59,72,86]。较小的样本规模也要求谨慎解释结果。人口统计变量（如性别）不应被视为同质的解释因素；未来的研究应探索年龄、流动性、先前遭受的伤害以及环境熟悉度之间的交叉关系。因此，未来的研究应采用更大规模和更多样化的样本、纵向设计，并对虚拟世界和现实世界环境进行比较分析。此外，还需要进一步的方法学努力来开发同步虚拟现实（VR）刺激、生理测量和定性数据的最佳实践。虽然虚拟环境中的视觉和听觉刺激被精确同步，但VR序列的启动和皮肤电反应（EDA）记录的开始是手动触发的，这可能会引入微小的时间偏差。因此，建立严格的校准步骤以及自动化的启动同步或时间戳对齐对于未来的研究至关重要。最后，应越来越多地将多模态方法整合到现实世界的规划过程中，以弥合实验设置与应用城市环境之间的差距。

**6. 结论与展望**
本研究表明，将沉浸式VR、EDA测量和定性探究相结合，为研究城市恐惧空间提供了一个强大的方法论框架。这些方法的三角测量有助于更全面地理解人们对恐惧诱导和重新设计的城市环境的自觉评估及无意识生理反应。在重新设计的虚拟环境中观察到的EDA减少——这些环境在定性上被描述为更明亮、更友好的——表明有针对性的设计干预可以有效地缓解与压力相关的情绪唤醒。从方法论的角度来看，研究结果强调了将生理数据置于具体情境中的必要性，并将城市恐惧空间概念化为一种本质上具有多重感官特性的现象。

针对主要研究问题，这种综合方法为在参与式环境中链接体验数据、身体数据和语言数据，从而了解人们对城市恐惧的主观感知提供了明确的机会。在重新设计的虚拟环境中观察到的EDA减少——这些环境在定性上被描述为更明亮、更友好的——表明有针对性的设计干预可以有效地缓解与压力相关的情绪唤醒。同时，它也揭示了一些重要的局限性，包括技术要求、排除参与者的风险，以及需要考虑恐惧空间的多重感官和情境依赖性。总之，沉浸式VR模拟、EDA分析和定性探究的结合构成了一个用于参与式评估和交流城市设计成果的稳健框架。未来的研究应探讨声音作为城市恐惧的关联社会和感知维度，以及嗅觉元素，特别是在与多重感官空间体验相关的情况下。

**补充材料**
以下支持信息可在此下载：
https://www.mdpi.com/article/10.3390/ijgi15050191/s1
数据集S1：EDA数据；数据集S2：参与者名单。