《Building and Environment》：Introducing reality-capture artificial windows in underground spaces: effects of urban views on occupants’ comfort and physiology at different view angles
编辑推荐：
•城市景观窗口能够提升地下环境中的舒适度。•实时捕捉技术的窗口可以再现窗户的视觉和非视觉效果。•视角显著影响人们对城市景观的反应。•最佳视角因热环境、生理需求和工作效果而异。引言随着经济的持续发展，地面可用建筑面积正在减少[1]，而地下空间的利用逐渐增加，导致地下空间数量不断增加
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城市景观窗口能够提升地下环境中的舒适度。
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实时捕捉技术的窗口可以再现窗户的视觉和非视觉效果。
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视角显著影响人们对城市景观的反应。
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最佳视角因热环境、生理需求和工作效果而异。
引言
随着经济的持续发展，地面可用建筑面积正在减少[1]，而地下空间的利用逐渐增加，导致地下空间数量不断增加[2]。然而，地下空间往往缺乏安装窗户的条件。人们超过80%的时间都在室内度过[3]，长时间在这样的无窗环境中学习、工作和生活可能会导致情绪抑郁、心理压力增加以及工作效率下降，这种情况通常被称为“病态建筑综合症”[4]。研究表明，在封闭的地下空间中引入人工窗户可以缓解缺乏窗户所带来的负面影响。
关于城市景观对地下封闭空间居民影响的研究仍然有限。城市景观窗户可以通过建筑物、街道、社交活动、阳光以及动态的光影变化等元素提供复杂的视觉信息和行为线索，从而传递关于外部气候条件的信息，带来更加“真实”的体验[5]。然而，以往关于窗户健康影响的研究主要集中在自然景观（如绿地、水体和森林）的恢复作用上[6,7]。城市景观窗户（包括建筑物、街道、广场和城市天际线）的生理和心理影响，特别是在封闭的地下空间中，尚未得到充分研究。Tang等人[8]发现，人工窗户中“精心设计的人造元素”可以显著改善情绪状态和感知恢复（p < 0.001），而Yao等人[9]则表明，结合人造和自然元素的城市景观可能比单一的自然景观带来更大的健康益处。此外，行人沿街道行走等社交活动场景可以缓解孤独感，增强与外部环境的联系，从而影响心理压力[10,11]。这些研究结果表明，人工窗户不仅可以作为自然景观的替代品，还可以成为地下环境的独特干预策略。
以往的研究通常使用静态贴纸、海报[12]或循环播放的预录视频[13]来模拟人工窗户的效果。然而，窗户的功能不仅包括视觉刺激，还包括时间感知、环境感知、昼夜节律调节以及与外部环境的心理联系[14]。大多数现有的人工窗户系统主要关注视觉效果，缺乏实时的环境反馈，这限制了它们再现真实的人与环境互动的能力。相比之下，实时捕捉技术可以将真实的户外景象实时传输到人工窗户上，相比静态图像和预录视频具有优势。研究表明，动态内容比静态内容具有更强的恢复效果[15,16]，还能增强沉浸感[17]。此外，生活在封闭地下空间中的人们依赖窗户获取实时信息（如天气和时间信息），这对于维持与外部环境的联系非常重要[8,18]。Figueiro等人[19]证明，高度逼真的环境信息可以改善情绪状态、时间感知、昼夜节律和生理唤醒。通过持续提供环境反馈和时间线索，实时捕捉技术不仅增强了视觉逼真度，还加强了人与环境的联系[20]。因此，它为整合视觉和非视觉窗户效果提供了有前景的方法，同时提高了感知真实性和情境意识。
在实际的地下环境中，由于工作站布局、座位位置和身体姿势的不同，人们观看人工窗户的方向也会有所不同。因此，视角不仅仅是窗户位置的几何特征，而是决定居民所感知视觉信息的重要设计参数。然而，视角在影响人工窗户效果方面的作用仍 largely 未得到探索。以往的研究通常要求参与者在标准化的实验室条件下从固定坐姿和单一视角观察人工窗户[7,21]。尽管这种方法提供了强有力的实验控制，但它们简化了真实的人与窗户之间的互动，忽视了观看几何形状对感知和生理反应的潜在影响。
实际上，人们会通过向下、向侧面或短暂地瞥向窗户来不断改变观看方向，从而在视觉信息和人类感知之间产生动态互动。以往的研究表明，主动的环境探索和被动观察可能涉及不同的认知机制，并产生不同的恢复效果[22]。此外，观看几何形状的变化会改变前景和远景视觉元素之间的平衡，从而影响深度感知、视觉参与度和情绪反应[23]。Tang等人[8,18]强调，人工窗户的灵活性提供了优化窗户特征（包括大小、景观距离和视角）的机会。然而，现有研究主要通过建模或虚拟模拟来研究视觉特征[24]，而关于视角如何影响生理和心理反应的直接实验证据仍然有限。因此，本研究将视角定义为居民视线方向与人工窗户平面之间的相对取向，并通过改变实时捕捉场景的视觉中心来实验模拟不同的观看条件，同时保持窗户大小和观看距离的一致性。所研究的系统不包括基于眼动追踪的自适应视角调整；相反，这种设计隔离了视觉视角的效果，为未来的人工窗户系统提供了基础证据。
因此，本研究将实时捕捉技术下的城市景观窗户引入地下和其他封闭空间，并研究其在不同视角下对居民生理和心理反应的影响，旨在阐明其背后的机制。研究涵盖三个核心问题：
城市景观窗户是否能有效改善地下封闭空间中的生理和心理反应——例如热效应、情绪状态和压力，以及工作效率；
实时捕捉技术人工窗户在地下封闭环境中的优势；
观察窗户时不同的视角是否会导致地下空间中居民的生理和心理反应发生变化，以及相关的机制。
章节摘录
实验环境
实验在中国湖南省长沙市湖南大学的控制实验室进行，时间为2025年7月至8月。该研究采用了混合组内和组间设计，以温度水平作为组间因素，以窗户条件和视角作为组内因素。温度设定为三个级别：26°C、28°C和32°C。窗户条件包括三种场景：无窗户的对照组、带城市景观的真实窗户条件
环境测量
表3总结了在不同温度水平和窗户条件下的测量物理参数。测量温度与目标实验温度之间的偏差在0.6°C以内。虽然本实验中没有独立控制相对湿度，但保持了合理的范围。由于自然 daylight 的影响，真实窗户条件下的桌面照度略高于对照组和 AW
城市景观对人类反应的影响
在地下封闭空间引入城市景观窗户后，居民的热舒适度显著提高。在所有温度条件下，城市景观窗户都降低了TSV值和MST，其中在32°C时TSV值的下降最为明显。这种效果可能涉及视觉和非视觉途径：窗户视野中的热量线索可以通过多感官整合影响温度感知，而动态的城市元素可能会分散
结论
本研究结合了问卷数据和生理测量结果，考察了在三种温度条件（26°C、28°C和32°C）下引入实时捕捉技术城市人工窗户的效果。分析重点关注不同视角在改善热反应、情绪状态、压力水平和工作表现方面的作用。主要结论如下：
带城市景观的窗户可以有效改善热
CRediT作者贡献声明
Laifa Long：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、方法论、数据分析、概念化。Nianping Li：监督、资源管理、项目协调、资金争取、概念化。Yuyan Chen：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、方法论、概念化。Baoxi Zhang：验证、方法论、调查、数据分析。Yan Du：方法论、验证、监督。
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Laifa Long：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、方法论、数据分析、概念化。Nianping Li：监督、资源管理、项目协调、资金争取、概念化。Yuyan Chen：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、方法论、概念化。Baoxi Zhang：验证、方法论、调查、数据分析。Yan Du：验证、监督、方法论。
Laifa Long|Nianping Li|Yuyan Chen|Baoxi Zhang|Yan Du
