实验研究 | VR虚拟现实环境中植物景观偏好与生理恢复性效益研究
一、研究背景
许多研究证实了自然环境具有生理恢复性效益，但景观偏好对人类健康的影响尚未得到充分探讨。回顾现有研究可知，目前采用生理测量的研究主要针对自然和建筑环境之间二分比较的研究，对于具体细分的植物景观类型的生理恢复性效益仍有待研究，且景观偏好与生理恢复效应之间是否存在关系尚未有定论，仍需进一步探索。
二、研究目的
本研究选取了中国城市中常见的9种典型植物景观，测试参与者在完成压力任务后进入不同 VR 环境中进行放松后的生理恢复性效果和对景观的偏好评分，以探索植物景观偏好与生理恢复性效益的关系。
三、研究方法
招募参与者34人，采用ErgoLAB人机环境同步云平台基于VR环境实验设计模块进行被试内实验设计，自变量为9种不同的中国城市中常见的典型植物景观，呈现顺序随机，每种景观的呈现包括三个阶段:压力阶段、恢复阶段和评分阶段。（1）压力阶段：要求被试在 2 分钟内尽快完成舒尔特方格任务，同时加入干扰噪声使任务难度增加。（2）恢复阶段：使用 VR 头盔随机展示一个场景 3 分钟。为了充分感受场景，允许被试者以舒适的站立姿势环顾四周。他们可以轻微转动头部，在小范围内移动，观看全景图的各个角落，包括天空和地面。（3）评分阶段：对 VR 头盔中展示的 7 分制李克特量表选择偏好评分。
因变量为被试者情绪变化、压力恢复和主观偏好程度，其中皮电水平SCL指标作为情绪变化的度量，心电时域指标SDNN和频域指标LF/HF作为压力恢复的度量，使用7分制李克特量表进行主观偏好评价。
采用ErgoLAB生理数据分析模块和ErgoLAB问卷量表统计模块进行生理和主观问卷数据处理导出，使用Excel、SPSS Statistics 22、GraphPad 8.0进行统计分析。
四、研究结果
本研究通过分析被试在体验9种植物VR情景下皮电SCL、心电SDNN和LF/HF的变化，探索不同植物景观下的个体生理恢复性效益（情绪变化、压力恢复、自主神经活动）和主观偏好差异。
研究结果发现，各个VR环境的综合生理恢复性效益排序为：阔叶林>>草坪＞针叶林＞复层林≈竹林＞林缘≈混交林＞空房间（对照组）＞农圃＞广场；各个VR环境的偏好评分排序为：竹林≈阔叶林＞林缘＞草坪＞针叶林≈农圃＞混交林＞复层林≈空房间（对照组）>>广场。平均偏好评分与SCL差值 （R=0.636；p=0.048）、LF/HF 差值（R=0.661；p=0.038）之间存在显著相关性,偏好评分越高，SCL、LF/HF的差值的变化越大，即越受人们喜爱的环境生理恢复性效益越好。
五、讨论及建议
本研究采用虚拟现实技术及ErgoLAB人机环境同步云平台技术同步主观与客观定量化数据，对9种常见中国城市植物景观的健康效益进行分析。客观数据包括人员的生理如皮电、心电数据等，主观数据包括人员的主观景观偏好程度。结果显示，主观偏好的平均值与皮电SCL、心率变异性HRV的频域指标LF/HF的平均值相关性显著，这从生理反应上支持了优美的环境会带来更好的恢复性效益这一观点。
生理信号不会被人的主观意识控制，可以有效避免共同方法偏差的影响。通过采集人体生理信号，有助于发现人们处于不同环境中潜意识的情绪反应。通过不断加强多学科合作研究，将有机会打开人类对于自然感受的盲盒，为合理有效地进行植物景观规划设计提供科学的依据。
景观设计、景观质量与人类体验评价的研究是康复性景观研究的重点。未来的研究中可以从更多量化指标的角度扩展研究内容，如同步采集参与者脑电、近红外数据进行脑功能分析，同步采集眼动AOI指标进行视觉关注性分析，同步采集呼吸、血氧等指标进行多指标数据的相互印证，同步时空行为轨迹数据进行景观空间规划评价；也可以进行基于真实植物景观环境的现场研究，并结合多模态生理数据和大样本量统计分析，结合机器学习算法进行植物景观恢复体验的研究，以提供更多更有力的支持证据。
六、参考文献
[1] 陈冰晶，李树华.（2021）. VR 环境中植物景观偏好与生理恢复性效益研究，园林康养与园艺疗法大会.
[2] Corazon S S, Sidenius U, Poulsen D V, et al. Psycho-Physiological Stress Recovery in Outdoor Nature-Based Interventions: A Systematic Review of the Past Eight Years of Research[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2019,16(10):1711.
[3] Hoyle H, Hitchmough J, Jorgensen A. All about the ‘wow factor’? The relationships between aesthetics, restorative effect and perceived biodiversity in designed urban planting[J]. Landscape and Urban Planning, 2017,164:109-123.