项目编号  527 

武汉大学大学生创新训练

计划项目中期报告

 基于皮电技术和VR实验的绿道空间对骑行者情绪的影响研究

院（系）名 称：城市设计学院

专 业 名 称  ：建筑学

学 生 姓 名  ：黄子婷 刘书扬 王小骞

指 导 教 师  ：张娅薇副教授 黄凌江教授

   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

郑 重 声 明

本项目组呈交的中期报告，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我们所知，除文中已经注明引用的内容外，本报告的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本报告所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本报告的知识产权归属于培养单位。

    项目组签名：黄子婷 刘书扬 王小骞  日期： 2025年2月16日       

摘  要

“健康城市”概念的提出被认为是提高人类幸福感和宜居感的重要目标。城市的规划和发展越来越精细化和功能化，也愈发强调“疗愈”功能的重要性。城市绿道建设的重要性也被提到了空前的地位，而骑行者作为出现在城市绿道频率极高的人群，其骑行时的情绪感受和压力变化在很大程度上反应出绿道建设的成功度，对于研究城市绿道的规划和优化提升有着极大的意义。本研究以武汉市最典型的绿道——东湖绿道为研究区域，旨在采用设计和皮电技术和VR实验相结合的方法，通过阅读文献、实地调研和模拟实验来深入了解当前前往绿道空间对骑行者情绪的影响，并针对性地提出改造设计方案。将项目分为设计路线与科研路线，在设计路线中，我们将使用问卷调查法、声漫步法获取绿道环境的主观评价结果，使用AWA6228+型多功能声级计测量累计百分声级、声压级、频率等客观物理数据，根据绿道评价结果进行改造设计，并将初步模型放入VR实验环境中进行设计结果优化；在科研路线中，我们将采用皮电设备与VR虚拟仿真实验相结合的方式对采集到的绿道骑行环境进行模拟实验，对当前绿道环境给人带来的压力程度进行评估，最后建立绿道骑行空间与情绪指数的数学模型。

关键词：健康城市；城市绿道；疗愈性；情绪变化；皮电设备

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 选题背景和意义

    绿道起源于美国波士顿公园体系规划，由奥姆斯特德提出，目的是通过线性绿地连接公园，形成具有生态和美学功能的廊道体系。作为一种城市绿色开放空间，绿道为城市居民提供了休闲、游憩、运动的场所，还具有舒缓压力、维持居民的身心健康等多种功能，近年来在国内外城市规划和景观设计中受到越来越多的关注。后疫情时代的背景下，社会环境发生了巨大变化，中国精神卫生调查显示，目前我国患抑郁症人数9500万，每年大约有28万人自杀，其中40%患有抑郁症；重度抑郁症和焦虑症的病例分别增加了28%和26%，抑郁症患者激增5300万，增幅高达27.6%。因此，预防抑郁症、保持良好心态成为了现代城市居民亟待解决的议题。习近平总书记在党的二十大报告中提出，全面建设社会主义现代化国家的目标任务是“必须坚持在发展中保障和改善民生，鼓励共同奋斗创造美好生活，不断实现人民对美好生活的向往”，而为响应号召，《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》明确提出到2020年全国要新增绿道2万公里。在这一政策方针的指引下，新时代城市绿道环境设计需着力提升民生福祉，贯彻以人为中心的设计理念，以绿色空间推动城市环境向精神愉悦、心理健康方向发展，为人民大众的心理健康建设贡献学科力量。本研究聚焦城市居民的运动生活环境与心理压力水平，基于VR实验与传感技术，以武汉市东湖绿道为例，探讨绿道骑行空间对压力水平的影响，期望通过绿道空间的改善，增进居民满意度与幸福感。

    1.1.2 国内外研究现状和发展动态

    国外绿道研究经历了发展史研究、规划设计研究和综合功能研究三个阶段，研究内容包括绿道的战略决策、规划方法、设计研究和规划评价；国内绿道研究起步较晚，主要集中在城市绿道规划设计、绿道旅游开发、绿道生态效益、绿道文化保护和国外先进案例研究等方面。据知网文献检索，国内最早相关学术期刊文献发布于1985年，发刊量于2019年达到顶峰，多聚焦于城市绿道、绿道建设规划及绿道网主题，其中绿道体育、滨水绿道归属于主要研究主题。

图1.1.2-1 绿道相关文献发文量年度趋势

图1.1.2-2 绿道相关文献主要主题分布

    随着国内绿道研究的进一步深入，绿道美学、社会效应和教育等功能方面的研究领域逐渐丰富完善，绿道空间设计与环境心理学产生学科交叉、贯彻以用户为中心的设计理念。例如周双以郑州市常西湖新区段南水北调绿道设计实践，应证了在绿道设计中融入人性化设计理念的重要性，提出了基于用户行为和心理特征的绿道设计原则和策略^[1]；李振华等人通过自然实验证明了绿道干预对久坐行为有距离衰减效应，对于使用者的身心健康具有正面影响^[2]；朱春燕等人通过城市大学生滨河绿道不同空间修复效益调查，证明了城市滨水绿道空间普遍具有降低血压和心率、消除负面情绪、增加正面情绪的作用^[3]；谢波等人以武汉东湖绿道为例，基于2019年东湖绿道周边居民的体力活动和健康效应调查，证明了城市绿色空间对于改善居民健康具有重要作用^[4]。通过对现有绿道研究的文献整理可发现，目前对于绿道与居民心理健康关联的调研方法多集中于问卷调查与用户体验测试，缺少对于人体状态的系统性监测装置应用，因此后续关于绿道的用户心理学研究可以硬件系统进行实验辅助。

    同时，现代科技手段的介入使用户与绿道的交互方式更加多元化，人机工程学与绿道空间设计的结合研究应运而生。例如马修·布朗宁等人基于虚拟现实技术成功实现绿色基础设施健康效益评估，应证了通过沉浸式虚拟环境收集用户的心理和生理响应，可预测不同自然场景对健康和认知功能的长期影响^[5]；吕坤借助EDA皮电设备及虚拟现实VR技术，研究了以城市蓝色空间水岸远近岸环境的空间类型和远近岸空间组合形态的差异对以大学生群体为主的观赏者产生的心理压力缓解效益的区别^[6]；陈筝等人依靠实验方法通过皮电传感器、心电传感器、皱眉肌肌电传感器等记录实时环境行走中的人的情绪体验，研发了一种依靠可穿戴生物传感器进行实景环境实时情绪感受评价的新方法^[7]；杨克俭等人结合实际开发经验，对虚拟环境下的用户界面设计、视景建模、实时渲染、交互式漫游和音效等技术进行了讨论，指出VR技术允许人们在规划和设计阶段就能在虚拟的三维环境中动态、交互式地审视未来的建筑或建筑群^[8]。

    综上所述，绿道研究在国内外均取得了显著进展，绿道的美学、心理疗愈作用和缓压功能逐渐被重视，并且与环境心理学等学科产生交叉，推动了以用户为中心的设计理念的实施；而现代科技，尤其是虚拟现实技术的应用，为绿道的健康效益评估提供了新的视角和方法，使得研究者能够在虚拟环境中模拟和评估绿道设计对人们心理和生理的影响。在未来，绿道研究有望进一步整合多学科知识，利用高科技手段进行更系统、更科学的评估；同时，研究方法的创新，如可穿戴生物传感器的使用，将为用户提供更为精准和实时的情绪和健康数据。这些研究不仅能够为绿道的规划和设计提供科学依据，还能为居民的身心健康带来实际益处，从而推动城市绿色空间的可持续发展。

1.2 研究基础

    1.2.1团队情况

    团队成员分别来自武汉大学城市设计学院建筑、规划、设计三大专业，学科交融、优势互补。指导老师为建筑学的黄凌江老师与城乡规划的张娅薇老师，大创项目指导经验丰富，自2024年6月开始，团队便开始对绿色空间疗愈性功能评估与VR技术进行实地调研与开展技术储备工作，团队成员情况如下：

    黄子婷（队长）：武汉大学城市设计学院21级建筑中英班大四本科生，中共党员，中国建筑协会学生分会会员，绩点3.96（连续三年专业第一），曾连任两年院团委负责人，获国家奖学金（2次）、黄彰任奖学金、武汉大学优秀学生甲等奖学金（3次），获评三好学生、优秀共青团员、优秀青年志愿者、社会实践先进个人和社会活动积极分子等校级荣誉，获第三届全国大学生声景设计竞赛、“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、米兰设计周全国高校设计大赛、第二十二届亚洲设计学年奖、中创节、NCDA全国高校数字艺术设计大赛、第六届香港当代设计奖等十余项竞赛奖项。曾参与社会实践十余次，曾参与2024年省级大创项目。

    刘书扬：武汉大学城市设计学院21级城乡规划一班大四本科生，中共党员，现任班级班长和院青年志愿者协会会长，获武汉大学优秀学生乙等奖学金一次，武汉大学优秀学生丙等奖学金一次，并获评三好学生、社会活动积极分子、优秀青年志愿者等校级荣誉称号。获园冶杯国际大学生竞赛荣誉奖两次；全国数字三维创新设计大赛省级二等奖一次，省级三等奖一次；全国数字媒体创意设计大赛国赛三等奖一次；全国大学生声景设计竞赛一等奖一次；全国高等学校乡村规划方案竞赛调研报告佳作奖一次等等。曾参与百瑞景社区全龄友好更新项目并作为负责人指导了儿童友好书屋设计（现已落地），曾作为队长参与2024年省级大创项目。

    王小骞：武汉大学城市设计学院22级产品设计专业大三本科生，绩点3.92，专业排名年级第二，获得武汉大学优秀学生奖学金两次、“志行计划-青年志愿者培训营”先进个人称号。获全国大学生计算机设计大赛国家级一等奖一次、省级三等奖一次；NCDA全国高校数字艺术设计大赛国家级二等奖一次、省级二等奖三次；米兰设计周全国高校设计比赛国家级三等奖一次、省级三等奖两次；全国大学生广告艺术大赛国家级优秀奖一次、省级二等奖一次；全国数字三维创新设计大赛省级二等奖两次等多项设计赛事奖项。曾作为武汉大学珞珈创意设计工作室成员设计制作武汉大学金秋艺术节套票，参与东湖绿道三期文创井盖设计项目（现已落地）。擅长数媒交互与用户体验设计领域。

    1.2.2前期准备

    文献、理论准备：2024年6月，项目成员阅读了项目相关文献，撰写了文献综述，深入研究了绿色空间的疗愈性作用，VR技术以及皮电设备在建筑、规划、景观领域的发展现状与研究方法，制定出研究的技术框架与策略，规划出项目各阶段时间线。

    技术、数据准备：2024年7月，项目成员黄子婷、刘书扬在张娅薇老师的指导下进行了项目技术探索，学习声级计、VR设备与皮电设备的使用方式并完成实践，进行场地调研，测量场地声压级、频率等物理信息，具备了实验仪器的运用能力，获取了场地声压级分布曲线图等物理信息的数据集。另外，团队发放了五级量表问卷，获取了初步问卷数据以及东湖绿道使用者的主观感知评价结果。

    初步设计准备：2024年8月，项目成员黄子婷、刘书扬在黄凌江、张娅薇老师的指导下参与了东湖绿道疗愈性设计，将设计结果导入虚拟现实中进行测评，并进行设计结果的优化工作，团队成员已将该设计成果投递第三届全国大学生声景设计竞赛，证明了VR技术在项目设计评估与体验中的可行性。

    成果准备：2024年8月，项目成员刘书扬对绿色空间的疗愈性改造设计《“针”本扶正,“灸”过补阙》获得园冶杯荣誉奖，为项目设计以及竞赛投递积累了经验。

1.3 研究思路

    本研究旨在采用景观设计和数据科学相结合的跨学科方法，通过阅读文献、实地考察和实验设计来深入了解当前前往绿道骑行的人群的压力现状并针对性地提出改造设计方案。为了更全面地实现研究目标，我们将项目研究思路分为设计路线与科研路线，在设计路线中，我们将对武汉市绿道进行疗愈性设计；在科研路线中，我们将采用传感技术与VR虚拟仿真实验相结合的方式采集绿道骑行环境，并对当前绿道环境给人带来的情绪变化进行评估，最后提出绿道骑行空间提升策略。

图1.3 研究思路

1.3.1 研究路线

    本项目将关注绿道骑行空间的舒适度和骑行者的压力情况这两个重点层面，以期改善绿道骑行环境、提升骑行者满意度并尽可能减轻骑行者的压力。我们将按照以下步骤开展研究：

   （1）首先在武汉市选取几条骑行者常用的典型绿道，进行骑行环境的采集，主要是通过全景相机进行图片和视频的采集；

   （2）审核采集到的影像素材，针对建成环境进行解释与评估，筛选典型绿道；

   （3）对典型绿道进行定性分析，根据建成环境的特点划分出5种绿道类型；

   （4）将上述分类后的绿道骑行过程视频资料剪辑处理，作为皮电实验的暴露刺激源；

   （5）招募30余名试验者进行VR虚拟仿真实验，将采集到的视频资料导入VR设备，让实验人员分别接触到各类骑行空间并利用皮电设备记录相关数据，利用正负形情绪量表与压力测量设备获取实验前后实验者的情绪对比；

   （6）进行数据分析，得出结论。

1.3.2 设计路线

    在交互设计方面，项目成员王小骞、黄子婷和刘书扬制作一个针对绿道骑行者的云游+攻略小程序，包含线上模拟骑行云游、骑行路线规划与攻略的AI助手、AR在线地标打卡三个主要功能。

    在空间设计方面，项目成员黄子婷和刘书扬参与绿道疗愈性空间设计。首先进行绿道实地调研，发放五级量表问卷对绿道环境进行感知评价，用声漫步法调研绿道声环境，获取绿道环境的主观评价结果，使用AWA6228+型多功能声级计测量累计百分声级、声压级、频率等物理数据，对设计场地进行客观评价。根据场地评价结果，对绿道空间进行改造设计，并将初步设计结果放入VR实验环境中，根据VR实验结果反馈的意见修改设计，得到最终的设计成果。

1.4 研究目标及意义

    当下，中国的空间资源已经由“增量规划”转向了“存量规划”，在城市已开发空间精细化发展的背景下，“人本导向”成为了城市空间营造的重点。以人为本的城市空间设计不仅注重城市的功能分布。更强调“美学”在空间营造中的作用。^[9]十九大以来，习近平总书记提出应当“全方位、全地域、全过程开展生态文明建设”，强调“加快构建尊重自然、倡导绿色发展的生态系统”，阐明绿色空间对改善民生具有重要意义。此外，“健康中国2030”规划纲要也指出，应通过规划建设良好绿色空间环境缓解现阶段城市发展引发的国民健康问题，并且强调将健康融入城乡规划的全过程。而绿道作为城市绿色空间的重要一环，在促进居民健康水平的提升角度具有重要意义。

    本项目选取武汉市最具特色的东湖绿道为研究区域，立足于城乡规划学、风景园林学、产品设计学和建筑学等多学科知识背景，利用VR眼镜和皮电设备等仪器，结合线下线上问卷调研等手法，以达到：1.厘清武汉东湖绿道中不同绿道类型对骑行者的压力等情绪影响机制，将绿道类型对骑行者产生的情绪变化作为探究存量规划下城市美学空间的营造的切入点，通过线下实地实验结合量化分析理性评估绿道空间营造与改善骑行者情绪之间的共性；2.从量化情绪指标、景观规划双重层面探明绿道类型对骑行者情绪影响的关键，并为城市绿道建设提供可行的思路和依据。

1.5研究计划

    2024-7 

工作内容：收集项目相关文献，撰写综述，深入研究绿色空间的疗愈性作用

阶段成果：制定出研究的技术框架与策略，规划出项目各阶段时间线

    2024-8

工作内容：进行项目技术探索，学习声级计、VR设备与皮电设备的使用方式，进行场地调研，测量场地声压级、频率等物理信息

阶段成果：初步具备实验仪器的运用能力，获取了场地声压级分布曲线图等物理信息的数据集

    2024-9

工作内容：进行东湖绿道疗愈性初步设计，发放五级量表初步问卷并处理问卷数据，撰写项目立项材料

阶段成果：完成问卷收集，获取了初步问卷数据以及东湖绿道使用者主观感知评价结果

    2024-10

工作内容：将设计结果导入虚拟现实中进行测评，并进行设计结果的优化工作

阶段成果：东湖绿道疗愈性初步设计成果

    2024-11

工作内容：参与第三届全国大学生声景设计竞赛，进行竞赛获奖成果的宣传工作

阶段成果：第三届全国大学生声景设计竞赛获奖成果

    2024-12

工作内容：VR中绿道空间三维模型的搭建，进行皮电实验预实验

阶段成果：绿道空间三维模型和实验数据

    2025-1

工作内容：处理预实验的皮电实验数据，申报2025年东湖绿道空间调研及疗愈性改造的寒假社会实践

阶段成果：产出预实验的实验结果，为项目正式实验奠定基础

    2025-2

工作内容：进行正式皮电实验，进行2025年东湖绿道空间调研及疗愈性改造的寒假社会实践，进行实践材料的撰写以及宣传工作

阶段成果：皮电实验数据，社会实践推文以及结项材料

    2025-3、4

工作内容：项目logo设计、“绿道乐骑”小程序界面设计，项目中期汇报材料的制作，将“绿道乐骑”小程序界面设计投递米兰设计周、蓝桥杯等视觉设计竞赛

阶段成果：产出“绿道乐骑”小程序界面设计成果，研究报告中期成果

    2025-5、6

工作内容：继续进行正式皮电实验

阶段成果：正式皮电实验结果

    2025-7、8

工作内容：精进SPSS软件学习，进行论文初稿的撰写

阶段成果：完成一篇学术论文的初稿

    2025-9、10

工作内容：论文修改以及投稿，申请设计专利

阶段成果：产出一篇学术论文

    2025-11、12

工作内容：进行项目收尾工作，撰写结项报告书

阶段成果：竞赛与论文投递结果

    2026-1、2

工作内容：进行项目的成果总结以及结项汇报材料的制作

阶段成果：产出研究报告

    2026-3、4

工作内容：进行项目的宣传工作

阶段成果：产出结项材料及项目推文