基于兒童戶外活動偏好的建成環境評價與優化*——以上海市中心區為例

翟寶昕 朱 瑋 ZHAI Baoxin, ZHU Wei

當今城市生活方式的機動化、室內化和靜態化，造成居民的戶外活動量急劇減少[1]，其中也包括兒童。根據世界衛生組織公布的2015年全球11—17歲青少年的戶外活動缺失情況，中國青少年的戶外活動不足60 min/d的比例在80%—84%[2]。戶外活動的減少會嚴重危害兒童的身體健康，例如增加超重和肥胖的發病率[3-4]，而戶外活動的增加不僅可以減少兒童肥胖、超重的檢出率，同時也可以增進心肺、肌肉和骨骼健康，降低慢性非傳染性疾病風險[5]。

隨著“健康城市”理念的興起，城市建設者們正努力通過城市空間的規劃與設計，營造適合人的行為與心理的建成環境，支持積極的生活方式，增加人們戶外活動的機會，發揮城市規劃在保障社會生活和居民身心健康等方面的作用[6]。2021年國家23部門聯合印發關于推進兒童友好城市建設的指導意見，提出城市規劃建設體現兒童視角，推進兒童友好理念融入城市規劃建設，制定城市各類兒童友好空間與設施規劃建設標準，完善城市功能布局，優化公共空間設計，推進城市建設適應兒童身心發展，滿足兒童服務和活動需求。在此背景下，本文旨在認識兒童戶外活動的建成環境偏好，以此為基礎構建適于我國城市兒童戶外活動的建成環境評價體系及方法，并將上海市中心城區作為案例進行應用，提出針對性的優化策略，期望為促進兒童戶外活動和健康的城市規劃實踐提供借鑒。

1 建成環境與兒童戶外活動關系認識

國內外關于建成環境與兒童戶外活動關系的研究較為豐富，梳理相關研究，可以發現建成環境對于兒童戶外活動的影響主要集中在道路環境、交通環境、活動設施、土地利用與城市開發模式、環境安全、環境美觀與趣味性等方面。

道路與交通環境在已有研究中被重點討論。從道路結構方面來看，良好的道路連通性以及生活性道路的高占比有利于兒童戶外活動，而高等級道路的密度存在負面影響[7]，但亦有反例[8]；也有研究發現步行系統完整性、安全性即步行道路隔離設施完善程度以及行道樹對兒童戶外活動存在積極影響[9]。交通環境方面，交通量、交通障礙和路邊停車/兒童活動場地停車場對兒童戶外活動存在消極影響[10]；汽車/助動車的速度對兒童戶外活動的影響并不顯著[11]。

活動設施也是現有研究重點討論的環境要素，主要包括兒童戶外活動設施/場地的空間分布、可達性、服務半徑、規模大小等方面[12]83。有關活動設施/場地的研究集中探討正式活動空間/設施，如公園、休閑設施、運動場地、居住區綠地等，結論基本與日常認知一致，各類活動設施可達性越高、距離越近越能促進兒童戶外活動[13-14]。但是關于活動設施規模的研究發現其對兒童戶外活動的影響不顯著[15]。也有研究關注一些非正式的兒童戶外活動場地，如街巷[16]、步行街[17]75、商業廣場等鋪裝場地[18]314等，發現這些場地的設計質量和功能分區對兒童戶外活動的影響更為顯著。

土地利用與城市開發模式同樣對兒童戶外活動存在顯著影響，現有研究主要探討地塊內各用地的比例、建筑密度、土地混合使用等方面。如De Vries[18]314發現地塊內居住和商業用地的比例對兒童活動沒有顯著影響，但地塊內綠地與建筑的比例能促進兒童戶外活動的發生；建筑密度也被證實對兒童戶外活動存在消極影響[19]；用地功能越混合，兒童戶外活動的強度越高[20]388。城市蔓延對于兒童戶外活動存在消極影響[21]，而緊湊型的城市發展可以促進兒童戶外活動的發生[22]。

其他建成環境要素方面，研究發現鄰里犯罪率、環境感知和交通安全3個方面所體現的安全性有利于兒童戶外活動[23]。環境美觀/有趣、親近自然環境對兒童戶外活動存在積極影響[20]388，而環境的不文明現象（如垃圾/廢物隨處可見）[24]、住宅的建設年限和建筑的破舊程度（空置房）[25]對兒童戶外活動存在消極影響。

國外相關研究大多定量探討不同建成環境要素對兒童戶外活動的影響，但較缺乏將研究結果應用到改善兒童戶外活動的實踐中。國內相關研究主要認為兒童戶外活動的場地與空間的缺失是制約兒童戶外活動的主要成因[13]83,[26-28]，研究對象主要集中在城市開放空間、居住區/社區、游戲場所3個層面。關于城市公共空間內的兒童活動空間的設計，主要探討兒童活動空間的均勻分布和安全易達[17]109-110,[29]。社區/居住區的兒童活動空間設計主要探討活動空間的質量、獨立性和安全易達性[30]。兒童游戲場地的環境設計主要集中在安全性、場地景觀設計和空間獨立與私密性等方面[31]。相比國外的研究，國內的相關研究缺乏客觀、系統、定量的認識，更多的是定性地認識兩者的關系[13]84和探討兒童活動場地與空間的規劃設計與實施[32]。本文試圖通過效用模型，定量地認識兒童戶外活動對建成環境的偏好，評價當前上海市的建成環境并揭示其在促進兒童戶外活動方面存在的問題。

2 問卷設計與數據收集

2.1 問卷設計

現有研究大多基于實際狀況，采用回歸或相關分析探討建成環境與兒童戶外活動的關系。然而實際環境數據中的變量往往相關性高，導致對兩者關系或機制認識的偏差。因此本文采用敘述性選擇偏好法（Stated Preference Method，SP），通過可控實驗設計來得到理論上更完善的模型[33]86。

通過總結國內外文獻，并結合研究的可操作性，選取交通環境、設施環境、道路環境和自然環境4方面的9個建成環境要素作為自變量，設置各建成環境要素的水平。由于個體間的認知差異，難以設置統一的定量水平取值，因而采用定性取值（見表1）。利用SPSS軟件對這9個要素的水平進行正交設計，生成64對虛擬的建成環境情景（見圖1），讓受訪者假想如每個備選情景所描述的家周邊的環境，在每對情景中選擇更適于兒童戶外活動的一個；如果對兩個情景都不滿意，可以都不選。為了減輕受訪者負擔，將64道選擇題拆分成8套問卷，每位受訪者只需完成8次選擇。

圖1 虛擬的兒童戶外活動選擇情景設計Fig.1 Choice scenario design of the virtual environment for children's outdoor activities

表1 兒童戶外活動的建成環境影響要素及其水平 Tab. 1 The environmental factors and their levels influencing children's outdoor activities

問卷由3部分組成：第一部分為兒童個人和家庭的屬性、兒童活動類型、兒童戶外活動頻率和單次時耗、兒童戶外活動的范圍等；第二部分為兒童戶外活動環境情景選擇；第三部分為受訪者對環境定性認知的定量判斷依據，如請受訪者將從10 km/h到80 km/h的交通速度以5 km/h為間隔劃分成“慢、適中、快”3部分。

2.2 數據收集

由于一般低齡兒童的認知和表達能力尚不足以完成本調查，因此借鑒相關研究[34]，將調查對象設為6—18歲兒童和青少年（以下統稱“兒童”）的家長和具有較好認知和表達能力的青少年。問卷于2016年10月采用實地調研的形式發放，調研地點的選取過程采用了一定程度的自變量控制。在交通量大—活動設施近、交通量大—活動設施遠、交通量小—活動設施近、交通量小—活動設施遠的4個居住區和公園發放，回收有效問卷共計239份，有效選擇次數7590次。

2.3 樣本特征

樣本中，6—8歲、9—12歲和13—18歲兒童占比分別為43.5%、27.6%和28.9%；性別占比接近，包括56.1%的男孩和43.9%的女孩。86.0%的兒童活動發生在戶外，主要內容為玩耍游戲、體育運動、散步和騎自行車（見圖2），其中玩耍游戲頻率和單次活動時耗最高（見圖3）。兒童戶外活動范圍主要分布在1 km左右，絕大多數在2 km內（見圖4）。

圖2 兒童活動類型構成Fig.2 Types of children's activities

圖3 兒童活動時耗與頻率分布Fig.3 Time consumption and frequency distributions of children's activities

圖4 兒童戶外活動范圍分布Fig.4 Range distribution of children's outdoor activities

3 兒童戶外活動環境偏好與評價體系

3.1 建成環境偏好模型

采用離散選擇模型（Discrete Choice Model，DCM）中常用的多項邏輯特模型（Multinomial Logit Model，MNL）來解釋兒童戶外活動環境情景選擇行為，并得到兒童戶外活動環境偏好。定義效用函數如下：

式中：U為兒童在一定建成環境情景中進行戶外活動的總效用，總效用分為由建成環境帶來的固定效用和由不可觀測因素、測量誤差以及個體間差異構成的隨機效用ε。Xij表示建成環境i的j水平，βij為建成環境i的j水平對兒童戶外活動帶來的環境效用權重。

采用NLOGIT軟件進行模型擬合，分析不同年齡段兒童戶外活動的建成環境偏好，剔除參數不顯著的要素水平，得到表2。模型的擬合優度McFadden R-squared均大于0.19，結果較好[35]。

對于全樣本，除了到休閑運動設施和公園的距離兩個要素的“距離適中”水平，其余各要素水平均顯著影響兒童戶外活動環境偏好。交通速度和交通量對兒童戶外活動效用的影響最大；其次是道路環境要素，其中人車隔離設施最被關注，人們更偏好兒童戶外活動場地和路徑上的人車實物隔離措施，如綠化、欄桿隔離設施，而有無路邊停車的影響比較小。在兒童活動空間的可達性上，到日常活動設施的距離對效用的影響比到自然環境、休閑運動設施和公園的距離的影響都要大。不過，到休閑運動設施的適中距離和到公園的適中距離均不顯著，說明人們可能對這兩個要素的可達性要求比較高，非近即遠。變量“都不選”參數意味著人們對兒童戶外活動環境的底線要求，當環境要素效用達到這個參數值時，人們對其“滿意”的概率為50% ，環境要素效用越高越可能滿意；因此從結果來看，沒有一個要素水平能夠單獨達到這個滿意度閾值，必須與其他要素相配合。

不同年齡段兒童進行戶外活動的環境偏好并不一致，隨著年齡增加，“都不選”參數逐步降低，意味著兒童戶外活動的環境滿意度底線在降低，低年齡兒童對戶外活動環境要求更高。公園、自然環境的可接近性對于高年齡（13—18歲）的青少年兒童戶外活動的影響并不顯著，同時相較于低年齡兒童，青少年兒童進行戶外活動更關心休閑運動設施的距離。對于9—12歲低年齡兒童，休閑運動設施、公園、自然環境的距離影響并不大或不存在顯著影響，他們更關心日常活動設施距離。

3.2 建成環境評價體系

首先構建評價指標——滿意度。偏好模型中，“都不選”表征著兒童戶外活動的滿意度底線，因此通過將環境選項的效用與“都不選”進行比較的方式，來判斷兒童戶外活動環境的滿意度。計算公式如下：

式中：P表示兒童在特定戶外情景中活動的可能性（概率），βnochoose即為反映滿意底線的“都不選”效用（見表2）。

表2 兒童戶外活動的建成環境偏好模型擬合結果Tab.2 Main results of environmental preference models for children's outdoor activities

為了在評價時能夠將客觀建成環境數據轉換成人們的主觀認知數據，需要建立轉換規則，即明確各環境要素的主觀感知水平對應的真實狀態。因此，通過問卷的第3部分得到了人們對交通速度、日常活動設施距離、休閑運動設施距離、公園距離和自然環境距離這5個建成環境要素相應水平的感知閾值（見表3），以此生成轉換規則。在后續兒童戶外活動的環境滿意度評價中，將交通速度“≤30 km/h”“31—50 km/h”和“＞50 km/h”分別對應為主觀感知的交通速度“慢”“適中”和“快”；對于各活動設施距離的“近”“適中”“遠”的感知大多采用到達該設施所花費的步行時間，其中距離“近”的感知范圍大致分布在15—18 min，“遠”的感知范圍大致分布在35—39 min，依據4 km/h的步行速度，可以計算相應的距離水平的感知閾值。以日常活動設施為例，將“＜1.0 km” “1.0—2.2 km”和“＞2.2 km”分別對應為主觀感知的日常活動設施距離的“慢”“適中”和“快”3部分。

表3 建成環境要素定性水平的量化感知值分布Tab.3 Quantified perceptual value distributions of the qualitatively evaluated environmental factors

4 上海市中心區兒童戶外活動環境的評 價與優化

4.1 建成環境數據準備

以上海市中心城區（外環線以內地區）為例，應用以上方法評價建成環境對兒童戶外活動的適宜性。其中，交通速度數據來源于上海市政府數據服務網公布的道路等級數據[36]，將主干路、次干路、支路的交通速度分別定義為“快”“適中”和“慢”。交通量、路邊停車、行道樹和人車隔離設施數據來源于朱瑋等[33]89的自行車騎行環境研究，為通過騰訊街景地圖的人為觀察獲取，該研究中交通量、路邊停車、行道樹和人車隔離設施水平分類與本文一致。日常活動設施強調居住區內部配置的具有一定規模的綠化活動場地，數據來源于上海市政府數據服務網公布的居住區名稱和面積數據，依據《城市居住區規劃設計規范》（2002版），居住小區組團綠地（花木草坪、桌椅、簡易兒童設施等）的最小面積為400 m2，而居住組團綠地占總用地的3%—6%，因此選取居住用地面積1 hm2這一標準，剔除用地面積小于1 hm2的居住區，默認剩余居住區配置有基本的小區日常活動設施。休閑運動設施主要指居住區外部的運動場館和休閑場地，數據通過抓取高德地圖中的休閑運動服務設施POI點獲得。公園數據和自然環境數據來源于上海市2014年土地利用現狀，提取其中的公園綠化用地和非建設用地，其中自然環境數據中將水系寬度小于20 m的水系剔除，剩余水系認為有自然環境景觀價值。

采用ArcGIS把中心城區轉化成100 m×100 m格網，每個格網視作一個兒童居住點，共計66300個兒童居住點作為評價單元，計算各兒童居住點各類環境的水平分布情況。首先，將交通速度、交通量、路邊停車、行道樹和人車隔離設施5個道路交通環境要素數據疊加到各100 m×100 m的兒童居住地內，如果在空間鏈接中出現多條道路同時出現在一個格網的情況，處理方法是取交通量、交通速度的最大值，路邊停車、行道樹和人車隔離設施取多條道路的平均水平。針對每個100 m×100 m兒童居住點的5個道路交通環境要素計算1.2 km（兒童戶外活動范圍均值）范圍內的均值，并用自然斷裂點法將交通速度、交通量、人車隔離設施分為3類，路邊停車、行道樹分為兩類，得到各兒童居住點的戶外活動范圍內的道路交通環境水平情況如圖5所示。對于日常活動設施、休閑運動設施、公園和自然環境4個點狀和面狀數據，分別依據“近”“適中”和“遠”對應的距離感知閾值計算緩沖區，空間鏈接到100 m×100 m的兒童居住點內，即得到各兒童居住點周邊各類活動設施距離的分布情況。

圖5 兒童戶外活動視角下的上海市中心區各建成環境要素狀況空間分布圖Fig. 5 Spatial distribution maps of the environmental factors in central Shanghai under the perspective of children's outdoor activities

根據圖5展示的兒童戶外活動視角下的上海市中心城區各建成環境水平的空間，可以發現道路交通環境在浦東整體好于浦西。交通速度在浦西片區較高，主要集中在老城區和西南部；交通速度較快的地區還包括從中心城區向外輻射的幾條快速路沿線、中環路西面線、浦東濟陽路、龍東大道沿線。交通量在西內環和延安高架片區相對較大；人車隔離設施在老城區相對較差；路邊停車現象在老城區及其外圍附近最普遍。行道樹“稀疏”和“茂盛”的分布相對分散，有些是由于行道樹未長成規模（如楊浦區新江灣地區），有些是因為行道樹本身缺少（如老城區）。中心城區的設施可達性普遍很好，其中幾乎沒有區域處于日常活動設施距離“遠”的范圍內，距離“適中”的空間也很少；公園距離“適中”的地區較多，且分布較分散；休閑運動設施對浦東新區北部的覆蓋較少；自然環境可達性在延安高架沿線較低。

4.2 環境評價

將以上數據輸入兒童戶外環境內活動的滿意度計算公式，得出兒童戶外活動視角下的上海市中心城區建成環境評價圖（見圖6）。結果顯示，兒童對戶外活動環境的滿意度高于80%的片區分布面積較廣，主要集中在浦東新區和寶山區；而滿意度較低的區域主要分布在浦西，集中在老城區及其外圍、西南方向滬閔高架、延安路高架和滬蓉高架沿線、虹口區中環沿線以及楊浦區五角場和南部等區域；浦東地區在陸家嘴和濟陽路與外環路相交的三林片區滿意度較低。其中，兒童戶外活動滿意度不足50%的區域覆蓋老城區的大部分，且北部覆蓋了原閘北區的西藏北路片區并延伸至虹口足球場和海倫路片區，另外滿意度低的片區跳躍式地分布在楊浦區江浦路和大橋街道中部、徐匯區北部的上海市圖書館和徐家匯片區，以及南外環高架與滬閔高架路和濟陽高架相交的地方。而在老城區中，靜安區內部靜安寺附近兒童戶外活動滿意度稍高于周邊地區。兒童戶外活動滿意度在51%—60%之間的區域基本分布在滿意度小于50%的區域外部，另外集中分布在浦東的陸家嘴區域，以及西外環與城市快速路相交的地點和閔行區靠近西外環片區。兒童戶外活動滿意度在61%—70%的區域出現沿城市快速路從老城區向外延伸的趨勢，且主要集中在西南部。

圖6 上海市中心區的兒童戶外活動環境評價Fig. 6 Evaluation of the environment for children's outdoor activities in Shanghai central city

將環境評價圖與上海市第六次人口普查數據和上海市用地現狀數據進行疊加，得到中心城區各類滿意度片區的兒童數、居住用地面積和各片區用地面積分布如表4所示。雖然兒童戶外活動高滿意度區的分布較廣，但只居住了中心城區兒童總人數的40%；生活在較低滿意度（≤60%）區的兒童有31.6萬人，占26.4%，其中滿意度低于50%片區的兒童有16.4萬人，占13.7%；18.1%的兒童生活在戶外活動概率61%—70%的區域，說明上海市中心城區建成環境優化對于廣大兒童的積極意義。

表4 上海市各兒童戶外活動環境評價區的狀況Tab.4 Status of the areas with different evaluations on children's outdoor activities in Shanghai central city

4.3 促進兒童戶外活動導向的建成環境優化

各地區形成兒童戶外活動滿意度差異的原因各異，因此需要診斷各自最突出的建成環境問題，并針對性地加以優化。通過滿意度計算公式，可推算造成滿意度欠缺的最大短板要素（見圖7）。浦西的主要問題是道路交通，其中老城區及其西南方向區域的最主要問題是車速快，西南地區的首要原因是交通量大。浦東地區的建成環境突出問題較多樣，黃浦江沿線的浦東一側的主要阻礙也是交通量，停車、人車非綠化隔離等問題在區內分散分布。在中心城區的外圍主要存在日常活動設施距離遠、行道樹稀疏、距休閑設施遠等問題。

按照圖7的建成環境優先改善措施優化各柵格內的建成環境后，各柵格內兒童戶外活動的滿意度分布如圖8所示，滿意度提升情況如圖9所示。可以看出中心城區內兒童戶外活動環境將得到顯著的改善，中部區域的滿意度提升大部分在20%—25%，滿意度大都在60%以上；全域大部分地區的滿意度在80%以上。

圖7 上海市中心區100 m×100 m柵格內建成環境優化措施Fig. 7 Optimization measures for the built environment in 100 m×100 m grids in Shanghai central city

圖8 建成環境優化后兒童戶外活動的概率分布Fig. 8 Probability distribution of children's outdoor activities after the built environment optimization

圖9 建成環境優化對兒童戶外活動概率提升情況Fig. 9 Improvement of the children's outdoor activity probabilities after the built environment optimization

5 結論與展望

在建設兒童友好城市的背景下，本文的主要貢獻是提出了一個綜合評價建成環境對兒童戶外活動適宜性的指標。該指標的建構基于兒童家長和部分青少年對其兒童或自身戶外活動環境的偏好，整合了圍繞道路交通環境和設施可達性的9個要素。對偏好的估計采用了敘述性選擇偏好法和離散選擇模型，量化了各要素對環境偏好的影響權重。結果顯示，兒童戶外活動環境的考量因素遵循“安全第一、方便第二”的原則：道路交通環境是兒童戶外活動場所選擇的首要因素，其中交通速度最為重要，宜在30 km/h以內，其次是交通量和人車隔離設施；設施可達性的影響依次為日常活動設施、自然環境、休閑運動設施和公園，且對1 km以內的設施有著明顯的偏好。隨著兒童年齡的增加，對其戶外活動的環境要求會降低，各類設施的可達性對6—8歲的低年齡兒童的戶外活動影響都較大，而9—12歲的兒童更關心居住區內部活動設施，13—18歲的青少年兒童更喜歡居住區外部的休閑運動設施距離。

本文具體建構了滿意度指標來評價上海市中心城區的建成環境對兒童戶外活動的支持程度。有16.4萬兒童生活的建成環境使其戶外活動概率低于50%，占中心城區兒童總數的13.7%，且占比26.4%的兒童戶外活動概率低于60%，上海市兒童戶外活動發生所依賴的建成環境急需得到改善。同時上海市中心城區建成環境復雜多樣，不同地點和區域的兒童戶外活動面臨的主要建成環境問題也各不相同，浦西的主要問題是道路交通，其中老城區主要是車速快，西南地區主要交通量大；浦東地區的建成環境突出問題較多樣，黃浦江沿線的浦東一側的主要阻礙也是交通量，停車、人車非綠化隔離等問題在區內分散分布。在中心城區的外圍主要存在日常活動設施距離遠、行道樹稀疏、距休閑設施遠等問題。

上海正在積極構建15分鐘社區生活圈，這意味著兒童的活動空間將不限于住區，社區、學校周邊、住區與學校之間的公共空間都應該為他們提供適宜的戶外活動空間和機會。這也是本評價方法的適用空間尺度。不過住區以外的建成環境受諸多因素的影響，有些因素無法通過改造滿足兒童戶外活動的要求，例如主干道的交通量。因此，本文在指導具體某個空間的兒童戶外活動環境適宜性改造上的作用比較有限，其主要作用是在中觀尺度對環境適宜性進行基本判斷，為環境營建、設施供應提供支撐。即便在一個無法改變大交通環境或其他負面影響要素的片區，改造局部微觀空間來提升兒童友好性仍是可能的（如通學路），這就需要開展面向更加微觀細節設計的研究。