城市建成環境對兒童體力活動的影響研究*
——以西安市為例

路改改 殷江濱 黃曉燕 LU Gaigai, YIN Jiangbin, HUANG Xiaoyan

0 引言

作為我國健康領域的首個中長期規劃，《“健康中國2030”規劃綱要》提出將健康融入所有政策，全方位、全周期保障人民健康，大幅提高健康水平[1]。隨著健康管理被納入國家發展戰略要求，如何有效促進居民整體健康狀況成為學界關注的焦點之一。體力活動是改善人體健康的有效途徑[2]，但令人擔憂的是，城市化的快速發展帶來人們生活方式的改變，兒童青少年體力活動不足逐漸成為普遍現象。世界上超過80%的青少年體力活動不足[3]。中國僅有29.9%的兒童青少年中高強度體力活動水平達到國家體力活動指南推薦量[4]。缺乏體力活動在一定程度上會增加肥胖和慢性疾病的患病風險，并對人體生理和心理健康造成影響[5]。一些研究表明，兒童青少年時期形成的體力活動行為習慣可能會一直延續到成年[6]，超重的兒童和青少年在成年后超重的可能性也更大[7]。因此，探究促進兒童青少年時期體力活動的影響因素具有十分重要的意義，不僅能改善當前的健康狀況，還可能對未來產生顯著的健康效益。

體力活動往往會受到多方面因素的影響，包括個體生理、心理以及環境等因素。其中，建成環境在促進居民體力活動、改善健康狀況方面發揮著關鍵作用[8]。城市建成環境通過影響居民體力活動水平而產生健康效益一直是多學科關注的焦點。已有大量的研究為建成環境特征與體力活動之間的相關性提供了證據[9],[10]303，涉及的建成環境因素通常包括人口與就業密度、土地利用混合度、城市設計、設施可達性和公共交通便利性5個方面。但是，已有研究大多關注成年人，對兒童的關注度不夠。Day[10]305對中國體力活動與建成環境的相關性研究進行了綜述，在其整理的2014年之前的42項相關研究中，僅有6項研究是專門針對兒童的研究。由于兒童和成年人活動行為具有顯著差異性，兒童體力活動水平的影響因素存在有別于成年人的可能性，建成環境特征如何影響兒童體力活動值得進一步探究。

當前已有的關于城市建成環境對兒童體力活動的影響研究，結果仍存在矛盾和爭議。大多數研究指出特定的建成環境特征，如人口和居住密度[11]371,[12]1018、公共開放空間及服務設施可達性[13,14]、土地混合利用[15]、街道連通性[16]101、街道設計（有無人行道或自行車道）[17]1、城市綠地[18]以及安全性[19]等對兒童體力活動具有積極影響。Queralt等[11]371通過探究社區不同街道網絡緩沖區內居住密度與兒童青少年中高強度體力活動之間的關系，發現在0.25—1 km緩沖區內，居住密度對體力活動產生正向影響。公共開放空間（如鄰里公園等）可達性正向影響兒童體力活動水平[20]。居住地周邊有公園比沒有公園的兒童體力活動水平高，且離最近公園的距離越短，兒童和青少年越有可能使用公園，增加參與體力活動的機會[21]。體育設施或娛樂設施可達性越好，越能促進兒童進行體育鍛煉[22-25]。通常土地利用混合度越高，不同類型目的地的臨近度和可達性越好，越能促進步行出行或提高中高強度的體力活動水平[26]。相關研究中街道連通性通常用交叉路口密度、街道密度等指標來表示，鄰里街道連通性越好，越有助于促進兒童和青少年的交通性步行或騎行以及其總體體力活動水平[16]101,[27]。同樣，行人或自行車友好型的環境，對步行、自行車運動和整體體力活動產生顯著正效應[17]1,[28]。城市綠地也是兒童體力活動的環境決定因素之一，城市綠色度和體力活動之間存在積極的聯系[29]，從而有效降低兒童的肥胖率[30]。安全性是學齡兒童青少年體力活動水平的一個重要決定因素[31]。安全性一般包括犯罪安全與交通安全兩個方面，對犯罪安全與交通安全的擔憂與較低的體力活動水平相關，生活在安全性越高的社區，兒童越有可能參與體力活動[32]。

然而，也有一些研究指出社區建成環境與兒童體力活動之間沒有相關性[33]271,[34]1。Franzini等[33]275發現社區居住密度和土地混合利用度與兒童的體力活動無關。一些研究也指出土地混合使用和交通步行之間的關聯不顯著[35,36]。Cocca等[34]1探討了西班牙社區感知建成環境與兒童青少年體力活動之間的關系，發現二者之間沒有顯著的相關性。極少部分的研究指出土地混合利用度對體力活動產生負向影響，Lin等[12]1018研究發現土地混合利用度與中高強度體力活動的頻率和持續時間都呈負向相關，與步行時間也呈負相關。

總之，城市建成環境對兒童青少年體力活動的影響目前尚未得到充分的證實。現有實證研究也還存在以下有待完善之處。第一，同時考慮感知和客觀建成環境特征，并探究兩類建成環境要素交互作用對體力活動影響的研究較少。第二，在獲取體力活動時沒有考慮周內①周內指周一至周五，周末指周六、周日。和周末兒童行為模式的差異，可能導致建成環境作用被錯誤估計。且相關文獻主要集中在發達國家，特別是美國、加拿大、澳大利亞、日本和歐洲國家。發達國家的體力活動研究不一定能推廣到中國這樣的發展中國家，因為中國的文化背景和建成環境有所不同[37]。事實上，我國的體力活動是由特定的建成環境因素以及圍繞體力活動、健康和出行的中國文化規范決定的[38]。因此，有必要進行更多中國的實證研究，為建成環境與兒童體力活動相關性提供證據。

綜上，本文基于陜西省西安市的問卷調查數據，在控制兒童個人及家庭社會經濟屬性特征、體育鍛煉喜好和通學方式的基礎上，探究社區感知和客觀建成環境因素對兒童輕度和中高強度體力活動的影響。同時考慮建成環境對兒童周內和周末中高強度體力活動影響的差異性，以期為改善兒童住所建成環境，促進兒童體力活動水平提供政策制定參考。

1 數據與方法

1.1 數據

本文以西安市長安區、雁塔區、碑林區、蓮湖區、新城區、未央區和灞橋區等主城區為研究區域，數據來源于2019年完成的“西安市建成環境對兒童體力活動的影響”問卷調查。根據西安市主城區各小學周邊建成環境狀況，選取交叉路口密度、購物娛樂設施數量、運動場地數量、到公共交通站點的距離、到中央商務區的距離等建成環境特征，進行聚類分析，將西安市主城區613所小學劃分為5個類別。在每個類別中隨機抽取3所學校進行調查。調研學校空間分布如圖1所示。

調查問卷包括兒童個人和家庭基本社會經濟屬性特征、體育鍛煉喜好情況、對社區建成環境的感知、通學方式以及體力活動5方面信息。完成1份問卷的時間為15—20 min。本文選取了處于小學階段的學生及其家長作為受訪者，問卷中的信息由兒童和家長合作填寫。問卷調查前，對15名由本科生和研究生組成的調查組進行培訓。調研組選取曲江第二小學為預調研學校，隨機招募20名小學生和家長對調查進行預測試，并根據他們的反饋對調查問卷的細節進行修改。2019年11月至12月通過聯系西安市教育局進行協調，在學校教師的幫助下，在選取的樣本學校1—6年級的學生中，按照3%的比例隨機選取樣本進行正式問卷調查。收集的問卷調查數據共涉及15所學校的749名兒童，最終得到698份有效問卷。

圖1 西安市主城區學校分類和調研學校空間分布圖Fig.1 School classification and sample school spatial distribution map in main urban area of Xi'an

1.2 變量

本文主要探究城市建成環境對兒童不同強度體力活動的影響（見表1）。因變量為兒童的校外體力活動，包括以步行為代表的輕度體力活動（Light Physical Activity，LPA）和以跑步為代表的中高強度體力活動（Moderate-to-Vigorous Physical Activity，MVPA）兩類，同時考慮兒童周內和周末行為模式的差異。本文中兒童的校外體力活動用過去一周內LPA和MVPA總時間來表征。在問卷中詢問受訪者以下問題：最近7天內，在校外您家小孩有幾天進行10 min及更多時間的LPA？單日通常花多少時間在LPA上？從而獲取LPA頻率與平均每天的時長，以及一周內LPA總時長數據。

表1 變量的定義Tab.1 The descriptive statistics of variables

對于MVPA，問卷列出了兒童在日常生活中可能參加的16項活動中的MVPA，包括：跑步、游泳、足球和籃球等球類運動，以及跳舞、集體游戲等，對于選項中未涉及的活動，受訪者可根據實際情況進行補充。通過詢問兒童在過去一周中，周內和周末分別參與每項活動的頻率和每次的平均時長以獲得MVPA的總時間。體力活動強度根據能量代謝當量（MET）劃 分，若MET強 度＜3 METs為LPA，若MET強度=3—6 METs為中度（適度）體力活動（MPA），若MET強度＞6 METs為高強度體力活動（VPA）。根據美國《體力活動概要：更新的活動代碼和MET強度》中給出的參與各項活動的MET，對每項活動進行歸類，得出不同強度體力活動總時間的數據[39]。

關鍵自變量為建成環境變量，包括感知和客觀兩部分。社區感知建成環境變量由社區安全性、鄰里友好度、人行道和自行車道基礎設施、運動場所可達性4部分組成。受訪者對關于居住社區這4項特征的表述進行判斷選擇，從“非常不贊同”到“完全贊同”共4級量表，通過受訪者的選擇來衡量對社區建成環境的感知。社區客觀建成環境變量則是在以往較多研究中發現與兒童體力活動顯著相關的變量中選取公園可達性、交叉路口密度和家到學校的網絡距離3個變量。

其他自變量包括兒童個人和家庭社會經濟屬性特征、體育鍛煉的喜好情況、通學方式等。個人和家庭社會經濟屬性特征包括兒童的性別、年齡、身體質量指數、身體健康狀況、家庭年收入、有無汽車等。體育鍛煉的喜好情況包括父母和兒童兩部分，兒童和其家長分別對5項關于體育鍛煉情況及體育鍛煉益處的表述進行判斷，從“非常不贊同”到“完全贊同”共4級量表，根據個人選擇情況來衡量體育鍛煉的喜好程度。通學方式數據來源于問卷，通過詢問受訪者“您家小孩通常采用什么交通方式往返學校”獲得此類數據。從調查結果來看，同一學生上下學的交通方式幾乎沒有差異，所以本文并未將上下學的交通方式加以區分。

1.3 研究方法與模型

本文考慮到數據存在的跨層次結構，故使用多層模型進行分析，共包括4個模型。其中模型1分析感知和客觀建成環境對LPA的影響；模型2分析感知和客觀建成環境對MVPA的影響；模型3分析建成環境與周內MVPA的關系；模型4研究建成環境對兒童周末MVPA的影響。

本文使用的多層模型結構如下：

（1）第一層（個體層次）

式中，Yij和Xnij分別表示第j個社區第i個兒童不同強度體力活動時間取值和個體層次n個自變量（包括社會經濟屬性變量、感知的建成環境變量和體育鍛煉喜好以及通學方式等）取值，εij為個體層次的隨機誤差項，β0j是隨機變量，表示第j個社區所有變量為0時兒童不同強度體力活動時間的取值（即截距）。

（2）第二層（社區層次）

式中，Wmj表示第j個社區的m個社區層次變量（公園可達性、交叉路口密度、家到學校的距離等）的取值，μ0j為社區層次的隨機誤差項，表示第j個社區兒童不同強度體力活動時間的均值與所有兒童不同強度體力活動時間均值的離差，γ0表示所有社區層次變量為0時兒童不同強度體力活動時間的取值（即截距），εij和μ0j均假定服從正態分布且相互獨立。

本文使用的總模型為：

2 結果

2.1 描述性統計分析

表2描述了樣本的社會經濟屬性特征。在所有樣本中，女孩略多于男孩， 10歲兒童樣本最多，12歲兒童樣本最少，26.1%的兒童體重超重②兒童體重超重是依據網絡發表的“中國兒童超重、肥胖體重指數BMI分類標準（kg/m2）”進行劃分的（https://www.haodf.com/zhuanjiaguandian/doctorpan_795101054.htm）。。超過一半的兒童使用積極的交通方式往返學校，41.4%的兒童使用小汽車（包括出租車、電動車/摩托車）往返學校，只有6.6%的兒童選擇公共交通（常規公交和地鐵）方式往返學校。分析兒童在過去一周內參與體力活動的情況，從表2可以看到，兒童參與MVPA總時間的平均值為279.42 min，其中周內為149.47 min，周末為153.24 min，參與LPA的總時間平均為147.66 min。

表2 樣本的社會經濟屬性特征Tab.2 Socio-demographics descriptive statistics

表3 空模型的方差估計結果Tab.3 Variance estimation results of empty model

2.2 實證結果

2.2.1 空模型

在不添加任何自變量的情況下，構建空模型，結果如表3所示。LPA、MVPA、周內和周末MVPA總時間分別為29.2%、27.9%、25.8%和29.2%的變異可以分解到社區層。

2.2.2 建成環境和輕度體力活動

如表4所示，兒童的年齡與LPA時間存在顯著正相關關系（β=0.084，p=0.025），隨著年齡的增加，LPA時間也增加。家庭年收入與父母對小孩身體健康狀況的感知對兒童的LPA時間產生積極的影響。不論是父母還是兒童對體育鍛煉的喜好情況都與LPA之間沒有顯著的關聯。使用積極通學方式的兒童一周的LPA時間顯著高于使用其他交通方式往返學校的兒童，可見對于學生，步行或騎自行車上下學是體力活動的來源之一，可有效提高他們的體力活動水平。

在控制了社會經濟屬性特征、體育鍛煉喜好和通學方式等變量后，部分建成環境因素仍然對LPA時間產生顯著影響。感知到社區周邊有良好的人行道、自行車道基礎設施對LPA總時間產生顯著正效應（β=0.099，p=0.020）。對于社區客觀建成環境變量，公園可達性與LPA具有顯著的正相關關系（β=0.255，p=0.008），居住地附近有公園的兒童LPA總時間明顯多于居住地附近沒有公園的兒童。家到學校的距離越近，LPA時間越多，這一部分原因是離學校越近的兒童越有可能使用步行等積極的通學方式往返學校，從而帶來更多的體力活動。

2.2.3 建成環境和中高強度體力活動

由表5可知，年齡是兒童參與MVPA的一個重要因素，隨著年齡的增加，MVPA時間顯著提高。父母對兒童身體健康狀況的感知促進其參與MVPA。喜歡體育鍛煉的兒童往往會參與更多的體力活動。一個安全的、鄰里友好的社區可有效促進兒童的體力活動水平，部分原因可能是在這樣的環境下，兒童更愿意與同伴一起玩耍。社區周邊公園可達性與MVPA具有顯著正相關關系（β=0.207，p=0.030）。家到學校距離對MVPA產生負向影響。

如表6所示，當考慮周內和周末兒童體力活動行為模式的差異時，發現年齡仍是影響MVPA的重要因素。性別只影響周末MVPA，相比于男孩，女孩在周末參與更長時間的MVPA。父母對小孩整體健康狀況的感知對周內MVPA時間產生顯著正效應（β=0.104，p=0.004）。父母對體育鍛煉的喜好程度主要影響兒童周內參與MVPA的時間；而在周末，兒童個人對體育鍛煉的喜好發揮主要作用，越喜歡運動的兒童，MVPA時間越多，這可能是因為在周末，他們擁有更多的自由時間做自己喜歡的事情。

在控制了其他影響因素后，感知建成環境中，社區的安全性、人行道和自行車道基礎設施與周內MVPA具有積極的聯系，而社區友好性與周末MVPA顯著正相關（β=0.136，p=0.001）。客觀建成環境中，不論是周內還是周末，公園可達性對體力活動水平都產生積極影響，且居住地附近若有公園可有效提高兒童的MVPA水平。家到學校的距離與周內MVPA負相關。交叉路口密度對MVPA不產生影響。

表4 建成環境對兒童輕度體力活動總時間的影響Tab.4 Effects of built environment on total time of light physical activity of children

表5 建成環境對兒童中高強度體力活動總時間的影響Tab.5 Effects of built environment on total time of moderate-to-vigorous physical activity of children

3 結論與討論

建成環境與步行或體力活動相關性的研究，更多地關注的是成年人，且相關文獻多集中在西方發達國家。我國關于建成環境對兒童體力活動的影響尚未得到充分的研究和證實。本文選取西安市處于小學階段的兒童這一群體作為研究對象，使用多層模型探討感知和客觀建成環境對兒童不同強度體力活動的影響，為城市規劃者通過改善城市建成環境促進兒童健康成長提供一定的啟示。主要研究結論如下：

第一，在控制了個人及家庭社會經濟屬性特征、體育鍛煉喜好和通學方式等變量后，感知和客觀建成環境變量對兒童的LPA、MVPA均產生獨立顯著影響。相對于個體層變量，社區建成環境變量對LPA、MVPA、周內和周末MVPA時長的解釋率分別達到29.2%、27.9%、25.8%和29.2%。

第二，感知建成環境變量中，人行道、自行車道基礎設施對LPA和周內MVPA產生正向影響（β=0.099，p=0.020 vs β=0.081，p=0.056）。社區安全性、鄰里友好性與整體MVPA顯著正相關（β=0.081，p=0.058 vs β=0.075，p=0.055）；其中，社區安全性主要影響周內MVPA水平，鄰里友好性則對周末MVPA產生顯著正效應（β=0.136，p=0.001）。

第三，客觀建成環境中，家到學校的距離與不同類型的體力活動呈負相關。這可能是因為居住地與學校的距離越近，越有可能使用步行或騎自行車等積極的交通方式往返學校，從而提高兒童的體力活動水平。公園可達性對不同類型體力活動均產生積極的影響，居住地附近有公園的兒童不論是LPA還是MVPA時間都高于居住地附近沒有公園的兒童。交叉路口密度與兒童體力活動沒有相關性。

第四，影響不同強度體力活動的建成環境因素略有不同，周內和周末體力活動的影響因素也存在一定的差異，主要集中在感知建成環境方面。良好的人行道、自行車道基礎設施可有效促進LPA，社區安全性與鄰里友好性則對整體MVPA有著重要的作用。周內MVPA主要受社區安全性的影響，而周末鄰里友好性發揮著相對重要的作用。

表6 建成環境對兒童周內MVPA、周末MVPA總時間的影響Tab.6 Effects of built environment on total time of moderate-to-vigorous physical activity of children during weekdays and weekends

總之，本文發現在所有建成環境變量中，社區周邊的公園可達性是提高體力活動水平的關鍵要素，未來城市規劃可以通過改善公園的可達性，有效促進兒童進行更多的體力活動，從而帶來相應的健康益處。增加自行車道、人行道基礎設施以及美化道路沿線的景觀也是提高體力活動水平的一種重要途徑。

本文也存在一些不足。首先，體力活動數據主要來源于問卷調查中受訪者的自我報告，可能會受到記憶偏差的影響。其次，本文主要使用截面數據進行橫向研究，為建成環境和體力活動的相關性提供了相關證據，但無法解釋二者之間的因果關系。未來的研究可以通過客觀測量的方法獲取體力活動數據，結合縱向研究以厘清建成環境與兒童體力活動的關系。最后，本文選取BMI作為自變量，主要考慮到BMI較高的兒童有可能參與體力活動的意愿會較弱，但另一方面BMI也可能是體力活動的結果而并非原因，體力活動不足的兒童身體質量指數可能較高。