項目編號  527 

武漢大學大學生創新訓練

計劃項目中期報告

 基于皮電技術和VR實驗的綠道空間對騎行者情緒的影響研究

院（系）名 稱：城市設計學院

專 業 名 稱  ：建筑學

學 生 姓 名  ：黃子婷 劉書揚 王小騫

指 導 教 師  ：張婭薇副教授 黃凌江教授

   二○二五年三月

INTERIM REPORT OF PLANNING PROJECT OF INNOVATION AND ENTREPRENEURSHIP TRAINING OF UNDERGRADUATE OF WUHAN UNIVERSITY

Research on the Impact of Greenway Space on Cyclists' Emotions Based on Galvanic Skin Response Technology and VR Experiments

            College ：College of Urban Design

            Subject ：Architecture

            Name  ：Ziting Huang  Shuyang Liu  Xiaoqian Wang

            Director：Yawei Zhang Associate Professor  

                     Lingjiang Huang Professor

March 2025

鄭 重 聲 明

本項目組呈交的中期報告，是在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數據、圖片資料真實可靠。盡我們所知，除文中已經注明引用的內容外，本報告的研究成果不包含他人享有著作權的內容。對本報告所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本報告的知識產權歸屬于培養單位。

    項目組簽名：黃子婷 劉書揚 王小騫  日期： 2025年2月16日       

摘  要

“健康城市”概念的提出被認為是提高人類幸福感和宜居感的重要目標。城市的規劃和發展越來越精細化和功能化，也愈發強調“療愈”功能的重要性。城市綠道建設的重要性也被提到了空前的地位，而騎行者作為出現在城市綠道頻率極高的人群，其騎行時的情緒感受和壓力變化在很大程度上反應出綠道建設的成功度，對于研究城市綠道的規劃和優化提升有著極大的意義。本研究以武漢市最典型的綠道——東湖綠道為研究區域，旨在采用設計和皮電技術和VR實驗相結合的方法，通過閱讀文獻、實地調研和模擬實驗來深入了解當前前往綠道空間對騎行者情緒的影響，并針對性地提出改造設計方案。將項目分為設計路線與科研路線，在設計路線中，我們將使用問卷調查法、聲漫步法獲取綠道環境的主觀評價結果，使用AWA6228+型多功能聲級計測量累計百分聲級、聲壓級、頻率等客觀物理數據，根據綠道評價結果進行改造設計，并將初步模型放入VR實驗環境中進行設計結果優化；在科研路線中，我們將采用皮電設備與VR虛擬仿真實驗相結合的方式對采集到的綠道騎行環境進行模擬實驗，對當前綠道環境給人帶來的壓力程度進行評估，最后建立綠道騎行空間與情緒指數的數學模型。

關鍵詞：健康城市；城市綠道；療愈性；情緒變化；皮電設備

ABSTRACT 

The concept of ' healthy city ' is considered to be an important goal to improve human well-being and livability. The planning and development of cities are becoming more and more refined and functional, and the importance of ' healing ' functions is increasingly emphasized. The importance of urban greenway construction has also been mentioned in an unprecedented position. As a group of people with high frequency in urban greenways, cyclists ' emotional feelings and pressure changes during cycling largely reflect the success of greenway construction, which is of great significance for the study of urban greenway planning and optimization. This study takes the East Lake Greenway, the most typical greenway in Wuhan, as the research area. The purpose of this study is to use the method of combining design and skin electrical technology and VR experiment, through reading literature, field research and simulation experiments to deeply understand the impact of the current greenway space on the emotions of cyclists, and to put forward the transformation design scheme. The project is divided into a design route and a scientific research route. In the design route, we will use the questionnaire survey method and the sound walk method to obtain the subjective evaluation results of the greenway environment, and use the AWA6228 + multi-functional sound level meter to measure the cumulative percentage sound level, sound pressure level, frequency and other objective physical data. According to the evaluation results of the greenway, the transformation design is carried out, and the preliminary model is put into the VR experimental environment to optimize the design results. In the scientific research route, we will use the combination of leather electrical equipment and VR virtual simulation experiment to simulate the collected greenway riding environment, evaluate the pressure degree brought by the current greenway environment, and finally establish the mathematical model of greenway riding space and emotional index.

Key words: Healthy city; urban greenway; healing; emotional changes; leather electrical equipment

1.1 研究背景 

1.1.1 選題背景和意義

    綠道起源于美國波士頓公園體系規劃，由奧姆斯特德提出，目的是通過線性綠地連接公園，形成具有生態和美學功能的廊道體系。作為一種城市綠色開放空間，綠道為城市居民提供了休閑、游憩、運動的場所，還具有舒緩壓力、維持居民的身心健康等多種功能，近年來在國內外城市規劃和景觀設計中受到越來越多的關注。后疫情時代的背景下，社會環境發生了巨大變化，中國精神衛生調查顯示，目前我國患抑郁癥人數9500萬，每年大約有28萬人自殺，其中40%患有抑郁癥；重度抑郁癥和焦慮癥的病例分別增加了28%和26%，抑郁癥患者激增5300萬，增幅高達27.6%。因此，預防抑郁癥、保持良好心態成為了現代城市居民亟待解決的議題。習近平總書記在黨的二十大報告中提出，全面建設社會主義現代化國家的目標任務是“必須堅持在發展中保障和改善民生，鼓勵共同奮斗創造美好生活，不斷實現人民對美好生活的向往”，而為響應號召，《全國城市市政基礎設施建設“十三五”規劃》明確提出到2020年全國要新增綠道2萬公里。在這一政策方針的指引下，新時代城市綠道環境設計需著力提升民生福祉，貫徹以人為中心的設計理念，以綠色空間推動城市環境向精神愉悅、心理健康方向發展，為人民大眾的心理健康建設貢獻學科力量。本研究聚焦城市居民的運動生活環境與心理壓力水平，基于VR實驗與傳感技術，以武漢市東湖綠道為例，探討綠道騎行空間對壓力水平的影響，期望通過綠道空間的改善，增進居民滿意度與幸福感。

    1.1.2 國內外研究現狀和發展動態

    國外綠道研究經歷了發展史研究、規劃設計研究和綜合功能研究三個階段，研究內容包括綠道的戰略決策、規劃方法、設計研究和規劃評價；國內綠道研究起步較晚，主要集中在城市綠道規劃設計、綠道旅游開發、綠道生態效益、綠道文化保護和國外先進案例研究等方面。據知網文獻檢索，國內最早相關學術期刊文獻發布于1985年，發刊量于2019年達到頂峰，多聚焦于城市綠道、綠道建設規劃及綠道網主題，其中綠道體育、濱水綠道歸屬于主要研究主題。

圖1.1.2-1 綠道相關文獻發文量年度趨勢

圖1.1.2-2 綠道相關文獻主要主題分布

    隨著國內綠道研究的進一步深入，綠道美學、社會效應和教育等功能方面的研究領域逐漸豐富完善，綠道空間設計與環境心理學產生學科交叉、貫徹以用戶為中心的設計理念。例如周雙以鄭州市常西湖新區段南水北調綠道設計實踐，應證了在綠道設計中融入人性化設計理念的重要性，提出了基于用戶行為和心理特征的綠道設計原則和策略^[1]；李振華等人通過自然實驗證明了綠道干預對久坐行為有距離衰減效應，對于使用者的身心健康具有正面影響^[2]；朱春燕等人通過城市大學生濱河綠道不同空間修復效益調查，證明了城市濱水綠道空間普遍具有降低血壓和心率、消除負面情緒、增加正面情緒的作用^[3]；謝波等人以武漢東湖綠道為例，基于2019年東湖綠道周邊居民的體力活動和健康效應調查，證明了城市綠色空間對于改善居民健康具有重要作用^[4]。通過對現有綠道研究的文獻整理可發現，目前對于綠道與居民心理健康關聯的調研方法多集中于問卷調查與用戶體驗測試，缺少對于人體狀態的系統性監測裝置應用，因此后續關于綠道的用戶心理學研究可以硬件系統進行實驗輔助。

    同時，現代科技手段的介入使用戶與綠道的交互方式更加多元化，人機工程學與綠道空間設計的結合研究應運而生。例如馬修·布朗寧等人基于虛擬現實技術成功實現綠色基礎設施健康效益評估，應證了通過沉浸式虛擬環境收集用戶的心理和生理響應，可預測不同自然場景對健康和認知功能的長期影響^[5]；呂坤借助EDA皮電設備及虛擬現實VR技術，研究了以城市藍色空間水岸遠近岸環境的空間類型和遠近岸空間組合形態的差異對以大學生群體為主的觀賞者產生的心理壓力緩解效益的區別^[6]；陳箏等人依靠實驗方法通過皮電傳感器、心電傳感器、皺眉肌肌電傳感器等記錄實時環境行走中的人的情緒體驗，研發了一種依靠可穿戴生物傳感器進行實景環境實時情緒感受評價的新方法^[7]；楊克儉等人結合實際開發經驗，對虛擬環境下的用戶界面設計、視景建模、實時渲染、交互式漫游和音效等技術進行了討論，指出VR技術允許人們在規劃和設計階段就能在虛擬的三維環境中動態、交互式地審視未來的建筑或建筑群^[8]。

    綜上所述，綠道研究在國內外均取得了顯著進展，綠道的美學、心理療愈作用和緩壓功能逐漸被重視，并且與環境心理學等學科產生交叉，推動了以用戶為中心的設計理念的實施；而現代科技，尤其是虛擬現實技術的應用，為綠道的健康效益評估提供了新的視角和方法，使得研究者能夠在虛擬環境中模擬和評估綠道設計對人們心理和生理的影響。在未來，綠道研究有望進一步整合多學科知識，利用高科技手段進行更系統、更科學的評估；同時，研究方法的創新，如可穿戴生物傳感器的使用，將為用戶提供更為精準和實時的情緒和健康數據。這些研究不僅能夠為綠道的規劃和設計提供科學依據，還能為居民的身心健康帶來實際益處，從而推動城市綠色空間的可持續發展。

1.2 研究基礎

    1.2.1團隊情況

    團隊成員分別來自武漢大學城市設計學院建筑、規劃、設計三大專業，學科交融、優勢互補。指導老師為建筑學的黃凌江老師與城鄉規劃的張婭薇老師，大創項目指導經驗豐富，自2024年6月開始，團隊便開始對綠色空間療愈性功能評估與VR技術進行實地調研與開展技術儲備工作，團隊成員情況如下：

    黃子婷（隊長）：武漢大學城市設計學院21級建筑中英班大四本科生，中共黨員，中國建筑協會學生分會會員，績點3.96（連續三年專業第一），曾連任兩年院團委負責人，獲國家獎學金（2次）、黃彰任獎學金、武漢大學優秀學生甲等獎學金（3次），獲評三好學生、優秀共青團員、優秀青年志愿者、社會實踐先進個人和社會活動積極分子等校級榮譽，獲第三屆全國大學生聲景設計競賽、“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、米蘭設計周全國高校設計大賽、第二十二屆亞洲設計學年獎、中創節、NCDA全國高校數字藝術設計大賽、第六屆香港當代設計獎等十余項競賽獎項。曾參與社會實踐十余次，曾參與2024年省級大創項目。

    劉書揚：武漢大學城市設計學院21級城鄉規劃一班大四本科生，中共黨員，現任班級班長和院青年志愿者協會會長，獲武漢大學優秀學生乙等獎學金一次，武漢大學優秀學生丙等獎學金一次，并獲評三好學生、社會活動積極分子、優秀青年志愿者等校級榮譽稱號。獲園冶杯國際大學生競賽榮譽獎兩次；全國數字三維創新設計大賽省級二等獎一次，省級三等獎一次；全國數字媒體創意設計大賽國賽三等獎一次；全國大學生聲景設計競賽一等獎一次；全國高等學校鄉村規劃方案競賽調研報告佳作獎一次等等。曾參與百瑞景社區全齡友好更新項目并作為負責人指導了兒童友好書屋設計（現已落地），曾作為隊長參與2024年省級大創項目。

    王小騫：武漢大學城市設計學院22級產品設計專業大三本科生，績點3.92，專業排名年級第二，獲得武漢大學優秀學生獎學金兩次、“志行計劃-青年志愿者培訓營”先進個人稱號。獲全國大學生計算機設計大賽國家級一等獎一次、省級三等獎一次；NCDA全國高校數字藝術設計大賽國家級二等獎一次、省級二等獎三次；米蘭設計周全國高校設計比賽國家級三等獎一次、省級三等獎兩次；全國大學生廣告藝術大賽國家級優秀獎一次、省級二等獎一次；全國數字三維創新設計大賽省級二等獎兩次等多項設計賽事獎項。曾作為武漢大學珞珈創意設計工作室成員設計制作武漢大學金秋藝術節套票，參與東湖綠道三期文創井蓋設計項目（現已落地）。擅長數媒交互與用戶體驗設計領域。

    1.2.2前期準備

    文獻、理論準備：2024年6月，項目成員閱讀了項目相關文獻，撰寫了文獻綜述，深入研究了綠色空間的療愈性作用，VR技術以及皮電設備在建筑、規劃、景觀領域的發展現狀與研究方法，制定出研究的技術框架與策略，規劃出項目各階段時間線。

    技術、數據準備：2024年7月，項目成員黃子婷、劉書揚在張婭薇老師的指導下進行了項目技術探索，學習聲級計、VR設備與皮電設備的使用方式并完成實踐，進行場地調研，測量場地聲壓級、頻率等物理信息，具備了實驗儀器的運用能力，獲取了場地聲壓級分布曲線圖等物理信息的數據集。另外，團隊發放了五級量表問卷，獲取了初步問卷數據以及東湖綠道使用者的主觀感知評價結果。

    初步設計準備：2024年8月，項目成員黃子婷、劉書揚在黃凌江、張婭薇老師的指導下參與了東湖綠道療愈性設計，將設計結果導入虛擬現實中進行測評，并進行設計結果的優化工作，團隊成員已將該設計成果投遞第三屆全國大學生聲景設計競賽，證明了VR技術在項目設計評估與體驗中的可行性。

    成果準備：2024年8月，項目成員劉書揚對綠色空間的療愈性改造設計《“針”本扶正,“灸”過補闕》獲得園冶杯榮譽獎，為項目設計以及競賽投遞積累了經驗。

1.3 研究思路

    本研究旨在采用景觀設計和數據科學相結合的跨學科方法，通過閱讀文獻、實地考察和實驗設計來深入了解當前前往綠道騎行的人群的壓力現狀并針對性地提出改造設計方案。為了更全面地實現研究目標，我們將項目研究思路分為設計路線與科研路線，在設計路線中，我們將對武漢市綠道進行療愈性設計；在科研路線中，我們將采用傳感技術與VR虛擬仿真實驗相結合的方式采集綠道騎行環境，并對當前綠道環境給人帶來的情緒變化進行評估，最后提出綠道騎行空間提升策略。

圖1.3 研究思路

1.3.1 研究路線

    本項目將關注綠道騎行空間的舒適度和騎行者的壓力情況這兩個重點層面，以期改善綠道騎行環境、提升騎行者滿意度并盡可能減輕騎行者的壓力。我們將按照以下步驟開展研究：

   （1）首先在武漢市選取幾條騎行者常用的典型綠道，進行騎行環境的采集，主要是通過全景相機進行圖片和視頻的采集；

   （2）審核采集到的影像素材，針對建成環境進行解釋與評估，篩選典型綠道；

   （3）對典型綠道進行定性分析，根據建成環境的特點劃分出5種綠道類型；

   （4）將上述分類后的綠道騎行過程視頻資料剪輯處理，作為皮電實驗的暴露刺激源；

   （5）招募30余名試驗者進行VR虛擬仿真實驗，將采集到的視頻資料導入VR設備，讓實驗人員分別接觸到各類騎行空間并利用皮電設備記錄相關數據，利用正負形情緒量表與壓力測量設備獲取實驗前后實驗者的情緒對比；

   （6）進行數據分析，得出結論。

1.3.2 設計路線

    在交互設計方面，項目成員王小騫、黃子婷和劉書揚制作一個針對綠道騎行者的云游+攻略小程序，包含線上模擬騎行云游、騎行路線規劃與攻略的AI助手、AR在線地標打卡三個主要功能。

    在空間設計方面，項目成員黃子婷和劉書揚參與綠道療愈性空間設計。首先進行綠道實地調研，發放五級量表問卷對綠道環境進行感知評價，用聲漫步法調研綠道聲環境，獲取綠道環境的主觀評價結果，使用AWA6228+型多功能聲級計測量累計百分聲級、聲壓級、頻率等物理數據，對設計場地進行客觀評價。根據場地評價結果，對綠道空間進行改造設計，并將初步設計結果放入VR實驗環境中，根據VR實驗結果反饋的意見修改設計，得到最終的設計成果。

1.4 研究目標及意義

    當下，中國的空間資源已經由“增量規劃”轉向了“存量規劃”，在城市已開發空間精細化發展的背景下，“人本導向”成為了城市空間營造的重點。以人為本的城市空間設計不僅注重城市的功能分布。更強調“美學”在空間營造中的作用。^[9]十九大以來，習近平總書記提出應當“全方位、全地域、全過程開展生態文明建設”，強調“加快構建尊重自然、倡導綠色發展的生態系統”，闡明綠色空間對改善民生具有重要意義。此外，“健康中國2030”規劃綱要也指出，應通過規劃建設良好綠色空間環境緩解現階段城市發展引發的國民健康問題，并且強調將健康融入城鄉規劃的全過程。而綠道作為城市綠色空間的重要一環，在促進居民健康水平的提升角度具有重要意義。

    本項目選取武漢市最具特色的東湖綠道為研究區域，立足于城鄉規劃學、風景園林學、產品設計學和建筑學等多學科知識背景，利用VR眼鏡和皮電設備等儀器，結合線下線上問卷調研等手法，以達到：1.厘清武漢東湖綠道中不同綠道類型對騎行者的壓力等情緒影響機制，將綠道類型對騎行者產生的情緒變化作為探究存量規劃下城市美學空間的營造的切入點，通過線下實地實驗結合量化分析理性評估綠道空間營造與改善騎行者情緒之間的共性；2.從量化情緒指標、景觀規劃雙重層面探明綠道類型對騎行者情緒影響的關鍵，并為城市綠道建設提供可行的思路和依據。

1.5研究計劃

    2024-7 

工作內容：收集項目相關文獻，撰寫綜述，深入研究綠色空間的療愈性作用

階段成果：制定出研究的技術框架與策略，規劃出項目各階段時間線

    2024-8

工作內容：進行項目技術探索，學習聲級計、VR設備與皮電設備的使用方式，進行場地調研，測量場地聲壓級、頻率等物理信息

階段成果：初步具備實驗儀器的運用能力，獲取了場地聲壓級分布曲線圖等物理信息的數據集

    2024-9

工作內容：進行東湖綠道療愈性初步設計，發放五級量表初步問卷并處理問卷數據，撰寫項目立項材料

階段成果：完成問卷收集，獲取了初步問卷數據以及東湖綠道使用者主觀感知評價結果

    2024-10

工作內容：將設計結果導入虛擬現實中進行測評，并進行設計結果的優化工作

階段成果：東湖綠道療愈性初步設計成果

    2024-11

工作內容：參與第三屆全國大學生聲景設計競賽，進行競賽獲獎成果的宣傳工作

階段成果：第三屆全國大學生聲景設計競賽獲獎成果

    2024-12

工作內容：VR中綠道空間三維模型的搭建，進行皮電實驗預實驗

階段成果：綠道空間三維模型和實驗數據

    2025-1

工作內容：處理預實驗的皮電實驗數據，申報2025年東湖綠道空間調研及療愈性改造的寒假社會實踐

階段成果：產出預實驗的實驗結果，為項目正式實驗奠定基礎

    2025-2

工作內容：進行正式皮電實驗，進行2025年東湖綠道空間調研及療愈性改造的寒假社會實踐，進行實踐材料的撰寫以及宣傳工作

階段成果：皮電實驗數據，社會實踐推文以及結項材料

    2025-3、4

工作內容：項目logo設計、“綠道樂騎”小程序界面設計，項目中期匯報材料的制作，將“綠道樂騎”小程序界面設計投遞米蘭設計周、藍橋杯等視覺設計競賽

階段成果：產出“綠道樂騎”小程序界面設計成果，研究報告中期成果

    2025-5、6

工作內容：繼續進行正式皮電實驗

階段成果：正式皮電實驗結果

    2025-7、8

工作內容：精進SPSS軟件學習，進行論文初稿的撰寫

階段成果：完成一篇學術論文的初稿

    2025-9、10

工作內容：論文修改以及投稿，申請設計專利

階段成果：產出一篇學術論文

    2025-11、12

工作內容：進行項目收尾工作，撰寫結項報告書

階段成果：競賽與論文投遞結果

    2026-1、2

工作內容：進行項目的成果總結以及結項匯報材料的制作

階段成果：產出研究報告

    2026-3、4

工作內容：進行項目的宣傳工作

階段成果：產出結項材料及項目推文