【中文标题】城中村公共空间的视听条件与恢复性反应：来自中国深圳基于VR的重复测量实验的证据

《Buildings》：Audio–Visual Conditions and Restorative Responses in Urban Village Public Spaces: Evidence from a VR-Based Repeated-Measures Experiment in Shenzhen, China

　　

随着城市更新从扩张导向的发展转向现有城区的质量提升，城中村公共空间的恢复性质量已成为高密度人居环境的重要关注点。现有的恢复性环境研究主要集中在公园、绿地、滨水区和其他具有强自然属性的环境，而视听研究通常将环境感知、恢复性评价或生理反应作为独立的分析组成部分。因此，在高密度城中村公共空间中，关于场景级视觉和声学特征、主观感官评价、感知恢复和短期生理反应如何在同一分析框架内相关联的证据有限。本研究使用基于虚拟现实(VR)的重复测量实验调查了深圳城中村的六个选定公共空间，涉及33名参与者和198个参与者-场景观察，结合计算机视觉指标、心理声学分析、主观评价、皮肤电活动(EDA)和心率变异性(HRV)监测、线性混合效应模型和多层统计间接关联模型。绿视率(B = 0.322, p < 0.001)和色彩复杂度(B = 0.422, p < 0.001)与感知恢复呈正相关，而建筑围合度(B = ?0.271, p < 0.001)和声音粗糙度(B = ?0.328, p < 0.001)与感知恢复呈负相关。绿视率通过视觉感知与感知恢复显示出正向间接关联(ab = 0.386, 95% CI [0.304, 0.484])，而粗糙度通过声景感知显示出负向间接关联(ab = ?0.277, 95% CI [?0.385, ?0.176])。在完整的六场景模型中，负向客观交互估计与有利视觉关联的声学约束相一致，但几个交互系数对场景剔除敏感，应被视为探索性的；在主观层面，声景感知和视觉感知显示出正向交互作用(B = 0.095, p = 0.028)。留一场景分析显示，几个场景级主效应和客观交互估计对剔除S5或S2敏感，而绿视率和粗糙度间接关联的方向得以保留。感知恢复与EDA恢复得分反转值呈正相关(r = 0.416, p < 0.001)，而HRV与L_Aeq呈负相关(B = ?0.150, p = 0.008)，表明主观和生理指标之间在短期响应模式上存在差异。研究结果表明，所考察的城中村场景中的恢复性反应与主观感官评价和视听交互作用均有关联。该研究的贡献在于将高密度城中村背景下的场景级视觉和声学特征、主观感官评价、感知恢复和短期生理反应整合在一起。对于更新实践，研究结果支持协调考虑不利声源、可见绿植和视觉秩序；然而，观察到的关系应被解释为特定情境下的关联，而不是通用的因果机制或经过验证的设计阈值。

城市更新逐渐从扩张导向的发展转向现有建成环境的质量提升，其中高密度建成环境的公共空间质量成为建筑学、城市设计和健康人居环境研究的重要关注点。公共空间不仅支持通行、逗留、社交和休闲，还持续影响用户的情绪状态、压力恢复以及心理和生理健康。城中村是快速城市化进程中形成的特殊空间类型，普遍具有建筑密度高、公共空间稀缺、功能混合、人口流动性大和日常活动高度混合的特征。尽管面积有限，其公共空间仍承载着通行、商业、邻里互动、临时休息、社区认同和日常服务等多种功能。因此，城中村公共空间的环境质量不仅仅是景观美化或设施提供的问题，更与高密度人居环境的日常恢复性体验和健康支持密切相关。广义上，城市更新绩效不仅应通过物理升级来评估，还应结合宜居性、人口健康、社会包容、公共空间活力和支持性环境的可达性。目前存在的研究空白主要表现在三个方面：首先，现有恢复性环境研究主要集中在公园、绿地等自然属性较强的环境，未能明确解释跨感官通道的有益刺激与不利刺激共存的情况；其次，传统环境噪声研究主要关注声压级和暴露控制，而声景研究虽转向声音环境体验，但在城中村这种多声源重叠且高密度的复杂声学环境中，仅靠聚合噪声暴露不足以解释恢复性差异；最后，现有视听研究多在常规公共空间进行，且往往将环境感知、恢复性评价或生理反应作为独立成分分析，基于VR的环境研究也较少将客观场景特征、主观感官评价、感知恢复和生理恢复整合在同一框架内。针对上述空白，研究人员选取了深圳市六个城中村公共空间作为研究对象，开展了一项基于VR的重复测量实验，构建了连接场景级视听条件、主观视听评价、感知恢复和短期生理反应的分析框架。研究得出结论，所考察的城中村场景中的恢复性反应与主观感官评价和视听交互作用均有关联。该研究的意义在于将场景级视觉和声学特征、主观感官评价、感知恢复和短期生理反应整合在高密度城中村背景下，为更新实践提供了协调考虑不利声源、可见绿植和视觉秩序的实证支持，但相关关系应被视为特定情境下的关联而非通用因果机制。该论文已发表于《Buildings》。

研究人员开展了基于虚拟现实(VR)的重复测量实验，实验样本队列来源为通过校园招聘招募的33名哈尔滨工业大学在校本科生和研究生。研究综合采用了计算机视觉指标分析（利用PSPNet语义分割提取全景图像像素特征）、心理声学分析（提取响度、尖锐度、粗糙度等指标）、主观问卷调查评价（涵盖感知恢复、声景感知、视觉感知和声源类型）、以及使用ErgoLAB可穿戴腕带传感器进行的皮肤电活动(EDA)和心率变异性(HRV)监测技术。在统计分析方面，研究人员运用了线性混合效应模型(LMMs)和多层统计间接关联模型，并通过留一场景交叉验证法进行了敏感性分析。

3.1. 视听特征与跨场景的恢复性差异
通过Friedman检验等方法对六个实验场景的主观和生理恢复指标进行对比，发现不同场景在感知恢复、声景感知、视觉感知、EDA恢复得分反转值和HRV方面均存在显著差异。声源语义、声压级和声景感知之间不存在简单的一一对应关系。

3.2. 客观视听因素与感知恢复的关联
通过单预测因子线性混合效应模型分析得出，绿视率和色彩复杂度与感知恢复呈正相关，而天空视角和建筑围合度与感知恢复呈负相关。在客观听觉因素中，等效连续A声级(L_Aeq)和响度与感知恢复无直接关联，而尖锐度呈正相关，粗糙度呈负相关。但留一场景分析表明尖锐度系数对场景组成敏感。

3.3. 视听交互效应
通过视听交互模型对比分析得出，视觉和听觉因素并非独立作用。绿视率与粗糙度、绿视率与L_Aeq、色彩复杂度与粗糙度之间均存在显著的负向交互效应。这表明在完整的六场景模型中，不利听觉条件可能制约有利的视觉关联。

3.4. 主观感知、声源类型与统计间接关联
通过多层路径分解模型分析发现，绿视率通过视觉感知与感知恢复产生正向间接关联，粗糙度则通过声景感知产生负向间接关联。主观层面，声景感知与视觉感知之间存在显著的正向交互效应，即主观视听协同效应。

3.5. 心理恢复与生理恢复之间的耦合与分歧
通过重复测量相关性分析显示，感知恢复与EDA恢复得分反转值相关性较强，但与HRV恢复相关性较弱。此外，L_Aeq与HRV呈负相关，但与感知恢复无直接关联，表明主观评价和短期自主神经反应存在模式上的分歧。

3.6. 留一场景敏感性分析
通过留一场景敏感性分析发现，绿视率和建筑围合度系数在排除S5场景时方向发生改变，而色彩复杂度和粗糙度保留了原方向。间接关联模型在排除特定场景后仍保留了方向，说明部分场景级主效应和客观交互估计对特定场景较为敏感。

在讨论部分，研究人员指出城中村公共空间的恢复性不能简单套用公园或自然环境的解释框架。不利听觉条件可能制约有利的视觉关联，积极的视觉与声景评价能相互增强，且心理与短期生理反应是相关但非等同的结果。研究提出了一套有条件的、基于评价的视听框架，而非通用的因果机制。在更新实践启示上，研究建议在增加可见绿视率、组织建筑界面色彩的同时，优先控制粗糙机械声和交通噪声，并引入自然声音线索。针对研究结论，研究人员总结如下：第一，城中村公共空间的恢复性在不同场景间差异显著，且与绿化、建筑围合、声音质量和声源类型密切相关，无法仅靠单一视觉指标或声压级解释；第二，绿视率和色彩复杂度与感知恢复正相关，建筑围合度和粗糙度负相关，L_Aeq直接解释力有限；第三，客观环境特征通过视觉和声景评价等感知路径与感知恢复产生统计间接关联；第四，客观视听交互效应存在但对场景剔除敏感，应视为探索性的，而主观视听评价之间存在正向协同作用，心理与生理恢复指标呈现不同的短期响应模式。