《Urban Forestry & Urban Greening》：The Interplay between Subterranean Greenery and Noise: Impacts of green density on occupants’ relaxation, intuition, and attention during wayfinding under varying noise levels
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地下空间绿化对心理状态及导航性能的影响研究：通过虚拟现实实验分析不同绿密度与噪声条件下的放松、直觉和注意力变化。
作者：Isabelle Y.S. Chan、Zhao Dong、Shimeng Li、Qing Guo、Yunzheng Zhang、Cary Cooper
香港大学建筑学院房地产与建筑工程系，中国香港
摘要
地下空间通常比地上环境更加封闭，声学环境也更为复杂，这可能会影响人们在诸如寻路等任务中的心理状态。虽然绿色植被在地面环境中的益处已被广泛认可，但其在不同噪声条件下的地下任务环境中的作用仍需进一步研究。本研究探讨了不同绿色植被密度对地下公共空间中寻路表现、放松程度、直觉能力和注意力的影响，涵盖了多种噪声环境。研究选择了地铁站作为典型的高人流环境，这些环境具有复杂的声学特性和时间敏感的导航需求。通过虚拟现实（VR）技术，创建了六个实验场景，分别设置了不同的绿色植被密度（低、中、高）和噪声水平（低、中）。参与者被随机分配到各个场景中，同时记录了他们的脑电图（EEG）数据，以评估其放松程度、直觉能力和注意力水平。统计分析方法包括Kruskal-Wallis检验、配对t检验和Wilcoxon符号秩检验。主要研究结果如下：(i) 绿色植被密度对寻路表现没有显著影响，无论噪声水平如何；(ii) 在任何噪声水平下，绿色植被密度都有助于保持放松状态；(iii) 在高绿色植被密度和低噪声条件下，噪声带来的直觉能力下降现象得到了缓解；(iv) 在中等噪声条件下，中等绿色植被密度似乎能提升注意力。这些发现为未来地下空间的绿化设计提供了基于证据的指导，有助于满足不同的功能性和声学需求。此外，如果未来的研究能涵盖更多类型的地下空间，这些结论可能具有更广泛的适用性。
引言
随着城市化进程的加快，现代城市面临土地资源有限的重大挑战。为解决这一问题，各国政府开始开发地下空间（Yu等人，2020年）。然而，地下空间具有独特的环境和空间特征，可能会对使用者产生不利影响，尤其是在心理健康和复杂任务（如寻路）的表现方面（Chan等人，2024年；Wang等人，2022年）。
一般来说，地下空间是封闭的（Wang等人，2022年），这会导致环境质量问题，尤其是声学问题（Wang等人，2023年）。在地下空间中，声音能量难以扩散或吸收，从而导致噪声水平高于地上空间（Dong等人，2021年）。噪声会对使用者的心理健康产生负面影响，例如情绪压力（Hamida等人，2023年）、注意力下降和疲劳（Kristiansen等人，2014年）。过高的噪声还会加剧寻路难度，因为会损害使用者的认知表现（Ljung等人，2009年）。因此，人们对使用地下空间的接受度一直较低。
研究表明，绿色植被可以减轻噪声对建筑使用者的负面影响。例如，先前的研究探讨了绿色植被在都市环境中作为隔音屏障的作用（Lacasta等人，2016年；Wickramathilaka等人，2022年）。在建筑内部，一项问卷调查发现，窗外的绿色植被能够缓解居住环境中的噪声困扰（Li等人，2010年）。然而，这些研究主要集中在地上环境中，对于封闭式地下空间中绿色植被和噪声对使用者影响的理解仍存在空白。
为填补这一空白，本研究探讨了在不同噪声条件下，地下绿化对特定心理生理状态（即放松程度、直觉能力和注意力）的影响。研究选取了作为主要交通枢纽的高人流地下公共空间作为研究对象，地铁站因其时间敏感的导航需求、密集的通行模式和复杂的声学环境而被选为典型代表。通过受控的虚拟现实实验，我们创建了六个地下场景，系统地设置了三种绿色植被密度（低、中、高）和两种噪声条件（低、中）。76名参与者被随机分配到各个实验场景中，并完成寻路任务。记录了他们的寻路时间，并通过脑电图（EEG）测量了他们的放松程度、直觉能力和注意力水平。随后通过统计分析对这些指标进行了比较。
本研究具有理论和实践意义。从理论上讲，它通过研究绿化与噪声之间的相互作用，为绿色植被的心理益处提供了实证依据，尤其是在地下环境这一研究不足的领域。从实践角度来看，研究结果为基于福祉的绿化策略提供了依据，特别是在全球地下开发趋势加速的背景下。
研究框架
我们创建了六个具有不同绿色植被密度（低、中、高）和噪声水平（低、中）的地下场景，以研究它们对使用者心理生理健康（通过放松程度、直觉能力和注意力来衡量）和寻路表现（通过完成寻路任务所花费的时间来衡量）的影响。我们使用虚拟现实技术进行了实验，并通过脑电图（EEG）测量了参与者的心理生理健康状况。
虚拟现实与现实世界场景
除了时间和经济优势外，虚拟现实技术还
寻路表现
图8显示了参与者在六个实验场景中的寻路时间。噪声是寻路过程中的一个已知干扰因素。有趣的是，Kruskal-Wallis检验并未发现两种噪声水平或不同绿色植被密度对寻路表现有显著影响。
与地下寻路任务相关的放松程度、直觉能力和注意力水平
我们比较了参与者在寻路前（T0到T1）和寻路过程中（T1到T2）的大脑活动，重点关注与放松相关的δ波段相对功率（Jung等人，2023年）。
讨论
本研究探讨了在不同噪声条件下，地下绿化对放松程度、直觉能力和寻路表现的影响。研究选择地铁站作为典型代表，因为地铁站具有高人流、复杂的通行模式和复杂的声学环境。通过整合行为和心理生理指标，研究结果为基于声学设计的绿化方案提供了基于证据的指导。
结论
基于结合不同绿色植被密度和噪声水平的虚拟现实实验，本研究表明，在低或中等噪声水平的地下空间中，绿色植被密度虽然对寻路表现没有显著影响，但有助于提升使用者的放松程度、直觉能力和注意力。这些效应受到环境噪声水平的影响。研究结果总结如下：1) 地下绿化环境的存在
资金支持
本研究得到了香港特别行政区研究资助委员会（Research Grant Council）的一般研究基金（项目编号17203920）的支持。
作者贡献声明
Zhao Dong：撰写初稿、可视化制作、项目管理、方法设计、数据收集与分析、数据整理。
Isabelle Y.S. Chan：撰写与编辑、初稿修订、结果验证、项目监督、资源协调、方法设计、数据收集与分析、概念构思。
撰写与编辑、数据收集与分析。
撰写与编辑、数据收集与分析。
撰写
关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本研究时，作者使用了ChatGPT工具来提升文本的可读性和语言表达。使用该工具后，作者对内容进行了必要的审核和编辑，并对出版物的内容负全责。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢所有参与实验的参与者，他们为该项目付出了宝贵的时间和努力。
