城市綠地對居民身心福祉的影響

俞佳俐,嚴力蛟,鄧金陽,李 健,*

1 浙江農林大學風景園林與建筑學院 旅游與健康學院, 杭州 311300 2 浙江大學生態規劃與景觀設計研究所, 杭州 310058

在建筑學、城鄉規劃學和風景園林學的研究領域中,將城市綠地定義為：“在城市規劃用地的區域內,具有改善與保持生態環境,美化市容市貌,提供休閑游憩、場地,或具有衛生、安全防護等各種功能,種植有綠色植物的區域”[1]。國內外相關學者已研究證實城市綠地對城市居民身心健康福祉有顯著的正向關系,為深入理解城市綠地與居民福祉的關系提供了科學依據：主要有城市綠地對居民福祉的影響與出游動機[2- 3]、居住地附近的綠地面積比例正相關[4],與居民區到最鄰近公園的距離負相關[5]；綠地數量及質量和感知到的心理健康以及與感知到的一般健康有明顯的正相關關系[6]等幾個方面。另外,綠地本身“引力”[7]以及使用頻率、活動類型[8]也是影響居民福祉的重要因素。通過行走于綠地,居民可以放松心率,減少心率變異性(Heart Rate Variability,HRV)系數[9],同時對延長老年人壽命[10]以及對居民的心理福祉具有顯著的正面影響,有助于減少壓力,放松緊張情緒[11],增進家人朋友之間的感情及增加認識新朋友機率[12]。但是,目前所集中研究的綠地主要為大型公園景點,而與居民密切相關的街頭綠地及鄰里公園研究較少；基于可達性地研究很多,但可達性與實際利用間的關系研究較少；另外,目前研究主要是探討綠地對居民身體健康影響[3],對心理健康、恢復力等研究較少,一般只是構建簡單的結構方程模型(Structural Equation Modeling, SEM)模型,對比組間分析較少。綜上所述,通過以遙感解譯的綠地現狀為前提,研究游玩城市綠地對居民身心福祉及滿意度的影響,可以基于人的感知角度對城市綠地的規劃建設提出參考依據。

文章著眼點在于通過GIS技術的遙感解譯綠地現狀圖,基于人口密度和交通路網的網絡可達區域分析可以最大可能地實現空間現狀分析的科學性,避免因個人主觀對綠地數量或與居民區之間的距離判斷產生的誤差。在研究大型公園的同時也對主城區所存在并對居民日常生活游憩有重大影響的街頭綠地以及鄰里公園(指沿道路、河湖、海岸和城墻等,具有一定游憩設施或裝飾性作用的綠地)的進行研究；通過多項多維指標福祉的測度獲得比較穩定和持久的意愿信息,在保證所用數據的信度和效度的基礎上,利用組間對比分析(500 m網絡距離可達范圍內有無綠地及每周游玩大于120 min、小于120 min為分類標準)得出變量之間關系及組間差異。研究單位步行范圍內綠地數量及每周游玩綠地時間對居民身心福祉所產生的影響,可以基于人的感知,為城市綠地的規劃布局及投資建設繪制發展圖譜。

1 數據獲取與處理

研究調查范圍為杭州市主城區(上城區、下城區、拱墅區、江干區、西湖區),研究區區位圖見圖1。根據《城市綠地分類標準》(CJJ/T85—2017)將所研究綠地系統確定為：研究區內各級公園綠地、社區公園、街旁綠地、道路廣場綠地等日常游憩型綠地[13]。強調以人的需求為主導,有別于遠離城市的荒野開放空間。

1.1 居民感知數據

通過建設部關于印發《商品住宅性能認定管理辦法》及物業標準,將杭州主城區居住區劃分為高、中、低檔3個等級,每個等級選擇3個地理分布相對位置較遠的居住區,共計45個研究小區樣本作為“源”數據。為保證調查的順利實施,我們對所參與調查的人員都進行了培訓并制定了詳細的調查方案。調查于2019年4—6月在杭州主城區各區進行,總計進行了5次不同時段(考慮到人流量及居民的閑暇度,將調查時段設置為周末和五一長假期間,即4月13日、4月20日、5月4日、6月8日、6月22日)對45個小區進行問卷發放,共發放問卷675份,回收有效問卷665份,作為研究的原始數據。樣本詳細構成見表1,被訪者包含了不同社會屬性類型居民,樣本整體上具有較好的代表性。

1.2 空間數據

空間數據來源于Earth explorer網站下載的2018年4月28日的遙感數據,通過大氣校正、輻射定標、影像融合、幾何精校正等預處理后得到初步解譯圖,可靠性檢驗后總體準確性(Overall Accuracy)為85.263%,Kappa系數為0.7058。符合基本解譯結果要求。同時,利用OSM網站(Open Street Map)及Qgis軟件,整理裁剪生成研究區內道路數據。根據谷歌道路現狀及杭州市政府公布的土地利用性質圖,結合綠地解譯結果圖,以《城市綠地分類標準》(CJJ/T 85—2017)中規定的綜合公園面積大于等于10 hm2以及社區公園面積大于等于1 hm2為標準,刪除小于1 hm2的綠地。

表1 樣本詳細構成表

圖1 研究區區位圖 Fig.1 Research area map

在城市綠地規劃系統研究中,通常將500 m作為城市綠地的一個較為合理的步行緩沖區[14- 15]。現有文獻中,一般以歐式距離建立緩沖區,該方法簡單、可操作性強,但是直線距離并不能完全代表居民去往綠地的真正距離,利用簡單緩沖區的辦法往往要比基于網絡分析所建立的服務距離范圍更廣。因此,以2019年杭州統計年鑒公布的統計人口與行政區塊的面積比值——人口密度[16]作為阻力條件(人口密度圖見圖2),基于交通路網計算網絡距離范圍作為居民可達服務區,計算500 m可達范圍內城市綠地的面積及數量更具科學性。服務范圍的定義如下：給定一個帶中心的地理網絡G=(V,E,c),其中V表示節點的集合,E表示邊的集合,c表示地理網絡的一個中心。設ωc表示中心的阻力,可以是從中心出發的所有路徑的總費用、總時間或總距離；l表示從中心點c到網絡結點i的路徑；ωci表示該路徑上的累計費用；ωij表示網絡邊eij的費用。在不考慮需求量和供應量的情況下,中心范圍服務定義是指從中心點出發,在限定條件下達到的區域,由滿足下列條件的邊和結點構成的集合,即

R=﹛νi│ωci<ωc,νiεl﹜U﹛eij│ωci+ωij<ωc,νiεl﹜

分布圖見圖3,統計表見表2。

圖2 人口密度分布圖Fig.2 Population density map

圖3 500 m網絡距離可達范圍Fig.3 500 m network distance reachable range

2 研究方法

以國內外研究理論及經驗為基礎,綜合考量結構模型方程的技術特征,利用Amos軟件,以500 m網絡距離范圍內綠地數量作為分類標準進行第一組組間分析；另外,根據相關文獻得知：平均一周內,花費大于120 min以上參觀大自然的人有更高的身體健康和身體健康報告,并且這個結論適用于不同職業和種族的男性和女性、老年人和年輕人、貧窮和富裕的人,甚至是長期患病或殘疾的人群[17]。所以,將一周內總計游玩綠地時間(一周去綠地次數*每次在綠地停留時間)120 min以上和120 min以下作為分類標準進行第2組對比組間分析,以期構建合理的方程模型比較綠地對居民身心福祉所產生的影響及程度。

表2 500 m網絡距離可達范圍內綠地面積及數量統計

2.1 變量選擇

通過分析居民身心福祉影響因素的研究現狀,確定潛在因變量為“居民身體福祉”及“居民心理福祉”,其中,“身體福祉”包括“緩解疲勞,提高工作/學習積極性”、“增強精力/體力”、“改善形體”[18]；“心理福祉”包括“改善睡眠、緩解焦慮或緊張情緒”[19]、“提高注意力”、“認識新朋友”、“增進家人、朋友、戀人感情”[20],并在問卷調查中對應地設計了感知評分問題,以7分為最高程度,1分為最低程度逐漸遞減的梯度進行賦值,被調查者根據自身情況綜合評價后得到身體福祉及心理福祉的觀測變量的取值。

在確定影響居民身心福祉的潛在因素時,根據已有文獻,以“游玩次數”[21]、“游玩時間”[22]、“游玩動機”、“認知”、“吸引力”為5個潛在自變量。對每一個潛在變量,我們都具體設置了多個可觀測變量從不同的角度來對潛在變量進行度量。在動機變量中,設置了交通便利程度[23]、人流擁擠程度[24]、人流量[25]為觀測變量；對事物的認知態度會反作用于從該事物中獲得的影響,在認知變量中,設置了“調節大氣濕度”[26]、“凈化空氣”[25]、“吸附污染物”[27]、“景觀美化”、“供居民游玩”[28]、“提升居民身心健康”[7]6個觀測變量；在吸引力變量中設置了“面積大小”、“植被環境現狀”[24]、“公共設施齊全程度”[3]三個觀測變量。另外,滿意度評價中分“空間布局滿意度”、“整體環境滿意度”、“數量滿意度”[29]3個維度為觀測變量以避免以單一滿意度評價所帶來的影響誤差。 變量詳細構成表見表3。

2.2 模型構建

對研究變量的選取及變量間的內在關系,可以構建如下的結構方程模型：

y=Λyη+ε

(1)

x=Λxξ+δ

(2)

式中,y為內生關系變量組；Λy為內生觀察變量在內生潛變量上的因子負荷矩陣,反映內生觀察變量和內生潛變量之間的關系；η為內生潛變量；x為外生關系變量組；Λx為外生觀察變量在外生潛變量上的因子負荷矩陣,反映外生觀察變量和外生潛變量之間的關系；ξ為外生潛變量,在本文中其分量包括：“次數”“時間”、“動機”“認知”；ε、δ為測量模型的殘差項,即未能被潛變量解釋的部分。

結構模型反映的是潛變量和潛變量之間的關系。公式為：

η=Bη+Γξ+ζ

(3)

式中,B為內生潛變量之間的影響關系；Γ為外生潛變量對內生潛變量的影響；ζ為方程η殘差項[30]。

表3 變量統計表

2.3 組間模型對比

以500 m網絡距離范圍內有無綠地以及一周內游玩綠地小于120 min、大于120 min為劃分標準進行組間分析。根據組間參數比較中參數之間差異的臨界比率分析(Z score),大于2.57為顯著差異影響標準,分析變量間影響差異。總體結構方程模型見圖4。

圖4 總體結構方程模型Fig.4 Overall structural equation model

3 統計結論與分析

3.1 信度與效度分析

利用SPSS19.0對問卷進行了信度分析,各個潛變量的α系數在0.712—0.868之間,總體信度達到0.835和0.867,說明數據內部一致性較好。同時,對數據進行Bartlett球形檢驗和KMO值分析,結果顯示2組P值為0.000(P<0.001),通過了球形檢驗,KMO值為0.824和0.827,說明數據適合進行因子分析。信度分析表見表4。

3.2 小區500m范圍內有無綠地對居民身心福祉的影響

3.2.1模型擬合效果及驗證性因子分析

驗證性因子分析(Confirmatory Factor Analysis, CFA)是用來檢驗特定結構是否按照預期的方式產生作用,而且可以分析各個觀測變量對因子的重要程度[31]。一共采用24個觀測變量來度量事先確定的潛在因子,利用多組指標從整體上對模型優良進行評估。建立模型之后,根據Modification Indices里的Covariances,挑值最大的兩個變量加雙相關,進行了一次修正,內生變量之間假設的因果關系均通過顯著性檢驗,總體模型與對照組模型擬合度皆達到擬合標準,擬合效果見表5。

表4 信度分析

表5 模型擬合效果評估

另外,在總體模型中表明游玩次數與游玩時間對健康有正向關系(影響系數分別為0.26和0.25)；綠地吸引力對動機有顯著的正向影響(影響系數為0.99)；綠地吸引力對心理健康的影響程度要略大于對身體健康的影響。

3.2.2分組模型結果分析

通過GIS相交分析后,總計45個居民區中有16個居民區500 m網絡距離范圍內無綠地,29個居民區500 m網絡距離范圍有1—4個不等綠地。將前者歸為一組得到236份問卷樣本；后者歸為一組得到429份問卷樣本進行組間比較分析。研究結果見圖5、圖6。

選取每組外生潛在變量并將其因子載荷固定為1,利用極大似然法作為參數估計方式進行模型運算。根據修正模型的參數估計值和路徑分析圖,500 m網絡距離緩沖區內有無綠地對居民身心福祉影響影響結果如下：

(1)身體健康福祉與心理健康福祉。500 m網絡距離范圍內有綠地的居民身心健康福祉要高于500 m網絡距離范圍內沒有綠地的居民,并且,心理健康福祉影響要大于身體健康福祉影響。其中,在心理健康福祉影響中,改善睡眠、緩解情緒的影響系數從網絡距離范圍內無綠地的0.823提升到了范圍內有綠地的0.877；提高注意力、識別能力的影響系數從0.795提升到了0.806,差異顯著；

(2)總體滿意度。2組總體滿意度差別不大,500 m網絡距離范圍內有綠地滿意度略高于無綠地組。但對于數量滿意系數則從-0.167提升到了0.007,說明對所研究的居住區而言,周邊綠地的整體環境及空間布局滿意程度較好,但數量分布不合理。

(3)一周內游玩時間和次數。根據組間參數比較中的參數之間差異的臨界比率分析,2組之間次數影響健康參數差異為4.541；時間影響健康參數差異為3.148,大于2.50；同時,修正后結構方程模型中,500m網絡距離內無綠地組中次數對健康的影響系數為0.21,時間對健康的影響系數為0.34；對比試驗組中次數對健康的影響系數為0.64,時間對健康的影響系數為0.54。說明一周內游玩綠地的次數和時間越多,則身心福祉指數越高。

圖5 500m網絡距離內無綠地標準化路徑系數圖Fig.5 No green space standardized path coefficient map within 500 m network distance

圖6 500m網絡距離內有綠地標準化路徑系數圖Fig.6 Green space standardized path coefficient map within 500 m network distance

3.2.3受訪者身心福祉得分描述性分析結果

城市居民身心福祉由三級指標構成：一級指標為居民身心福祉總體指數,在二級指標、三級指標的基礎上計算加權算數平均值得出；二級指標為福祉影響因子指數,由各個潛在變量計算得出；三級指標為居民身心福祉的單項指數,由各個觀測變量簡單計算取算術平均值得出。單項指數計算是將某項指標值除以最高標度7后再取均值,用百分制標注時再乘以100,其中各單項指數等權看待。統計結果見表6。

表6 居民身心健康指數計算結果統計表

統計結果表明,城市綠地對居民心理健康福祉要略大于身體健康福祉。其中,改善睡眠、緩解情緒成為居民身心福祉最高的指標,說明游玩綠地對居民心情情緒影響較大,其次為提高注意力(69.4)、緩解疲勞、提高積極性(66.7),最低指標為增加認識新朋友幾率(55.6)。總體而言,游玩城市綠地對居民身心福祉的影響主要體現在對個人單體的情緒、健康影響比較大,但對人與人之間的福祉影響較少,如增進朋友家人之間的感情等。

3.3 游玩時間是否大于120 min對居民身心福祉的影響

3.3.1模型擬合效果

根據上述方法進行總體模型及分組模型的驗證性因子分析,結果表明總體模型與分組模型皆達到了較高的擬合度,符合基本擬合要求,結果見表7。總體模型中,動機(影響系數為0.16)與認知(影響系數為0.143)對健康均有正向影響關系。

表7 對比組1模型擬合效果評估

3.3.2分組模型結果分析

為進一步分析一周內游玩綠地的次數和時間對居民身心福祉產生的影響,將一周去綠地游玩次數與每次在綠地停留時間的乘積作為居民一周在綠地總計停留時間,以一周游玩綠地120 min為分類標準進行分組,得出120 min以下的421份問卷樣本以及120 min以上的224份問卷樣本進行分組分析。分組路徑分析圖見圖7、圖8,游玩時間對居民身心福祉影響結果如下：

圖7 一周內游玩綠地120 min以下標準化路徑系數圖Fig.7 Standardized path coefficient map for less than 120 min of playing green space in a week

圖8 一周內游玩綠地120 min以上標準化路徑系數圖Fig.8 Standardized path coefficient map for more than 120 min of playing green space in a week

(1)身心健康福祉與滿意度差別不大。2組對比中,身體健康福祉、心理健康福祉與總體滿意度度影響系數相近,無明顯差異；

(2)根據組間參數比較中的參數之間差異的臨界比率分析,動機與認知對身心健康福祉的參數差異臨界比率為8.684及3.87；修正后的結構方程模型影響系數中,一周游玩120 min以下動機對身心健康福祉影響系數為0.09,認知對身心健康福祉影響系數為0.139；一周游玩120 min以上動機對身心健康福祉影響系數為0.21,認知對身心健康福祉影響系數為0.127,說明2組對比試驗組中,120 min以上游玩比120 min以下的游玩動機對自身身心福祉影響更大,但認知對其影響系數呈下降狀態。

3.3.3獨立樣本T檢驗及分析

為進一步分析一周內游玩綠地時間120 min以上及以下對居民身心福祉的影響,利用SPSS 19.0進行獨立樣本T檢驗,在0.05顯著性水平下,剔除大于0.05數據,得到結果見下表,結果表明：在增強體力、改善睡眠、提高注意力、增進感情4個方面中,一周內游玩綠地120 min以下平均值均略大于一周內游玩綠地120 min以上,說明一周內游玩綠地120 min以下的居民獲得的身心健康福祉反而要多于一周內游玩綠地高于120 min的居民,結果見表8。

表8 獨立樣本T檢驗結果

因此,對2組樣本數據進行描述性統計頻率分析,對比組中個體樣本結構中,性別、受教育程度及收入職業等社會經濟特征占總樣本比例差別不大。但是,在離退休人員、55歲以上、教育程度初中及以下、已婚有孩4個維度中,2組實驗組差別較大,結果見表9。

表9 樣本個體屬性差異分析(%)

3.4 結論

通過組間結構方程模型分析可以得出以下結論：(1)居民區500 m網絡距離可達范圍內有綠地的居民身心福祉高于沒有綠地的居民群體；(2)游玩時間和次數在一定程度上影響居民身心福祉,但并不一定是絕對因素。一周內游玩綠地低于120 min對居民身心福祉的影響要高于一周內游玩綠地高于120 min的居民；(3)動機和對綠地的認知對居民身心健康福祉有顯著的正向影響,吸引力的提升與動機的加強呈正向關系。

4 討論與對策

通過研究500 m網絡距離可達范圍內有無綠地及居民游玩綠地時間差異對居民身心福祉產生的影響,可以為城市綠地的規劃提供規劃圖譜。但研究中還存在一些不足：在樣本量的選擇上沒有根據行政區的面積或居住小區的入住率來確定樣本數量的不同；因為人力的限制,對樣本量的選取還不夠全面。

生活在500 m網絡距離可達范圍內有綠地的居民身心福祉要高于范圍內沒有綠地的居民,說明在步行500 m范圍內有綠地,可以供居民在周末或閑暇時間游玩對提高居民身體健康和心理健康有舉足親重的作用；但是,以每周游玩綠地120 min為界,游玩時間的多少對居民身心健康并無明顯差異,在調查走訪中也發現,不同社會經濟特征的個體對綠地需求不同：一般城市白領、高層領導或者高中大學生每周去游玩城市綠地的時間不多,即使在雙休日也加班或者更傾向于在住所休息,該群體游玩綠地時間較少,但對綠地的認知及從綠地獲得的身心福祉要遠遠大于其他人；相反,一般游玩綠地較多的則是退休在家、全職太太或者小學幼兒園的學生,每天會固定時間游玩綠地,這個群體往往對綠地認知不高,每天習慣性地去游玩綠地反而會使綠地對其身心福祉帶來的影響及其自身的幸福感滿意度降低。基于人本需求為目的建設的城市綠地,提高居民身心健康福祉是今后城市綠地規劃建設的重要依據。對此,將提出以下幾點建議：

(1)增加居民區周圍的街頭綠地及鄰里公園數量。應加強對街頭綠地等碎片化綠地的重視程度,建設街頭綠地,或稱“鄰里公園”不僅可以提高城市土地利用率,更可以在客觀條件上增加居民游玩綠地的次數和時間,提高居民身心福祉。

(2)提升綠地吸引力。綠地自身吸引力可以增加居民去往綠地的動力進而促進居民身心福祉的提高。例如：對于一些破碎化、凌亂化,城市建設初期“見縫插綠”的城市綠地可以適度進行統一規劃及合并,將幾塊零散的,對城市綠化環境影響不大的城市綠地進行統一規劃為吸引力更大的綠地；合理布置綠地內多功能兼容的一體性公共空間,以滿足不同年齡、性別的居民駐留和活動。

(3)提升居民對城市綠地作用的認知。研究表明,提高居民對某一事物的認知可以反作用于該事物對居民產生的影響。可以通過宣傳、教育等方式,倡導居民提高對綠地作用的認知作用,增加居民游玩綠地的頻次,繼而讓從游玩綠地中得到更多的愉悅感,最后形成“提升認知-游玩綠地-提升認知”的良性循環。