植物香气竟是城市噪声的“隐形屏障”？
注：本文为删减版，不可直接引用。原中英文全文刊发于《景观设计学》（Landscape Architecture Frontiers）2024年第12卷第6期“景观的多维感知”。获取全文免费下载链接请点击“阅读原文”；参考引用格式见文末。
导 读
交通噪声是城市环境中的典型消极声源，于人群行为具有一定影响。本研究针对听嗅感官交互环境于人群行为影响展开了探索，在均匀种植丁香（Syringa spp.）的典型城市街道进行了隐蔽的行为观察实验，旨在探究植物芳香气味与交通噪声的交互作用对人群路径和人群速度的影响。研究结果表明：1）在人群路径方面，当声压级较高时，不同气味浓度条件下的人群路径范围及其均值都存在着比声压级较低时更远离声源的趋势；随着气味从无至浓郁，人群路径均值逐渐向气味源靠近，这一趋势尤其在声压级较高时更加显著，其最大纵向垂直移动距离约为0.3m。2）在人群速度方面，当声压级较高时，随植物气味由无到浓郁，人群速度均值由1.24m/s逐步变慢，然后稳定在1.18m/s处；然而，当声压级较低时，人群速度均值几乎不受气味影响。本研究为缓解城市交通噪声的消极影响提出了新思路，研究成果对完善城市景观质量评价体系、改善城市设计模式具有指导意义。
关键词
植物气味；交通噪声；交互作用；人群路径；
人群速度；听嗅感官交互环境
城市环境中植物气味与交通噪声的交互作用对人群行为的影响研究
Research on the Combined Effects of Plant Odor and Traffic Noise
on Crowd Behaviors in Urban Environments
巴美慧1
李忠哲1
康健2,3
1 宁波大学潘天寿建筑与艺术设计学院
2 英国伦敦大学学院环境设计与工程研究所
巴特莱特建筑学部
3 天津大学建筑学院
本文引用格式 / PLEASE CITE THIS ARTICLE AS
Ba, M., Li, Z., & Kang, J. (2024). Research on the combined effects of plant odor and traffic noise on crowd behaviors in urban environments. Landscape Architecture Frontiers, 12(6), 47‒61. https://doi.org/10.15302/J-LAF-1-020106
引言
城市噪声产生的问题日益严峻，已严重影响居民的生活工作及身心健康。其中，交通噪声是城市噪声的主要来源。传统城市交通噪声控制常采用物理性手段来降低噪声级。但近期研究表明，多感官交互作用研究为提升城市交通噪声控制提供了新的可能，嗅觉感官因素对人的积极作用。本研究以典型城市景观植物丁香（Syringa spp.）作为气味影响因素，旨在探究植物气味（不同浓度梯度）与交通噪声（低、高声压级）的交互作用对人群行为（移动路径和速度）的影响。
研究方法
研究区域及植物气味－交通噪声源
研究区域的选择主要考虑以下因素：1）区域内存在交通噪声，且交通噪声在不同时段具有不同的声压级；2）区域内存在有、无植物气味两种情况，以达到气味变量的不同层级；3）区域内无餐馆、咖啡店、市场、工厂等排放干扰性气味的场所。
本研究选择哈尔滨市香坊区的民生路作为研究区域。该路段人行道旁均匀种植丁香（品种：暴马丁香，Syringa amurensis），种植间隔约为1.5m，本研究将其作为气味源。相关研究发现，道路中央部分的植物气味较为浓郁，并逐渐向边缘区递减。在噪声源方面，不同时段的声压级存在显著差异。因此，该区域存在适合的植物气味和交通噪声条件。
研究区域示意图 © 巴美慧，李忠哲，康健
植物气味－交通噪声测量方法
本研究主要采用以人作为“传感器”的气味浓度测量方法。实验前，首先将研究区域划分为3m×3m的网格，自左向右依次标记为1～10号，在网格单元内进行植物气味浓度的主观问卷调查预实验（李克特7级量表，1分表示无气味，7分表示非常浓郁）。预实验与正式实验均在2019年6月10日进行，彼时正值丁香盛花期，研究区域内气味明显；实验当天天气晴朗，风速约为0.3m/s，气味条件相对稳定。预实验中，被试者均表示在研究区域内未闻到丁香以外的其他气味，说明植物气味是实验中的唯一主导气味源。
本研究使用便携式4通道采集前端测量交通噪声。在每个格网格中心分别进行1分钟的录音，随后利用HEAD ArtemiS软件分析录音的声压级。行人对声环境的影响较小，可忽略不计。交通噪声按照不同时段的实际交通情况划分为低声压级和高声压级两种。研究区域主观气味浓度评价结果及声压级分布如图所示。
研究区域的气味主观浓度评价结果，以及低声压级和高声压级分布情况。© 巴美慧，李忠哲，康健
人群行为观测
本研究主要对人群动态行为进行研究，选择路径、速度作为人群行为的分析指标。路径指研究对象在研究区域的活动轨迹，速度则指研究对象在单位时间内的直线行动距离。实验中双向行进的人群均被纳入样本。
低、高声压级的实验时间分别对应13：00～15：00和15：00～17：00的时间段。两种条件下均先进行声压级测试，后进行人群行为观测。实验中，用于录制人群行为的无人机飞行高度超过100m，以避免无人机产生的声音对实验结果造成干扰。为确保人群行为的随机性，低、高声压级时段内皆进行了三组测量，每组视频拍摄时长为15～20分钟。
随后，研究对视频样本每2秒进行截取，将最左端格网的左下角端点作为坐标系原点，并标记行人位置。路径与网格纵线的交点纵坐标值记为y，即每条路径有11个标记点（y1～y11）。计算时段内所有路径的y1～y11平均值，及第5和第95百分位数，连接均值与百分位数点形成路径范围。人群中个体的速度计算则以行人（N=211）两张连续截图位移距离除以间隔时间（2秒）计算得出。关联。
研究结果与讨论
植物气味－交通噪声对人群路径的影响
由低、高声压级条件下的人群路径范围可见，当声压级较高时，人群路径范围的上边界、下边界及其均值都比声压级较低时更向下。声压级较高的噪声可能是导致人群向声源反方向移动的原因。当声压级较低时，随着气味从无至浓郁，人群路径在自左至右的网格中均呈现逐渐向气味源移动的趋势，且在声压级较高时，这种移动趋势更加显著。丁香花气味或许是导致人群被吸引的潜在原因，且这种吸引作用也会随着气味浓度的上升而更为明显。
低声压级和高声压级条件下人群路径范围情况；红色实线为人群路径的纵坐标平均值连线，白色虚线为纵坐标值的第5和第95百分位数的连线。 © 巴美慧，李忠哲，康健
本研究采用全因子模型对路径y值进行重复测量方差分析。植物气味的浓度变化在网格中从左至右为由淡至浓，y1～y11分别分布在不同浓度的网格中，因此y可代表浓度梯度的整体变化趋势：将变量y1～y11通过重复测量方差模型进行拟合，可在模型中将其整体生成一个表示气味浓度的自变量（将其记为“气味”），另一个自变量则为声压级（将其记为“噪声”）。气味、气味∩噪声对人群路径的影响均显著，这表示气味浓度和声压级对人群路径的影响之间存在交互作用，气味浓度对人群路径的影响随着声压级的变化而变化。
研究分别计算了气味浓度单一作用、气味浓度－声压级交互作用两种条件下y值的估算边际平均值。估算边际平均值越大表示人群距离噪声源更近，距离气味源更远。结果显示，在气味浓度单一作用条件下，气味较浓区域的人群路径更趋近气味源方向。y1、y2、y3（无植物气味）彼此之间并没有显著差异，但它们和其余y的彼此差异均显著；y4、y5、y6（植物气味较淡）与任意y值彼此之间均有差异。y7～y11（植物气味浓郁）彼此间的差异不具有显著性。这表示植物气味会在一定程度上吸引人群，已有研究表明这种感官上的吸引力似乎出于人的生物学本性，且其可能会进一步影响情绪。
低气味浓度单一作用和气味浓度－声压级交互作用条件下的y值估算边际平均值。 © 巴美慧，李忠哲，康健
由气味浓度－声压级交互作用下的y值可见，低、高声压级条件之间的差异显著；随着气味浓度的增加，低声压级条件下的人群路径亦轻微向气味源靠近；在高声压级条件下，人群路径向气味源靠近的趋势更为明显。这表明，交通噪声对植物气味的吸引作用可能也存在一定的增强效果。
植物气味－交通噪声对人群速度的影响
研究就气味浓度、气味浓度－声压级条件下的人群速度同样采用全因子模型进行了重复测量方差分析。气味、气味∩噪声的影响效果均为显著，这表明气味浓度和声压级对人群速度的影响之间存在交互作用，气味浓度对人群速度的影响随着声压级的变化而变化。
根据人群速度的估算边际平均值结果，总人群速度的估算边际平均值为1.17m/s。在气味浓度单一作用下，随着气味浓度的增强，人群速度在自左至右的网格中呈现逐步降低并稳定的趋势。发现1～3号网格（无植物气味）中的人群速度之间不存在显著差异，但它们和其余网格间彼此差异显著；4～6号网格（植物气味较淡）与任意网格内的速度彼此间均有差异；7～10号网格（植物气味浓郁）彼此间则无显著差异。这表明植物气味浓度越高，人群速度越慢。
气味浓度单一作用和气味浓度－声压级交互作用条件下的人群速度估算边际平均值。© 巴美慧，李忠哲，康健
由气味浓度－声压级交互作用下的人群速度估算边际平均值可见，整体而言，相对于低声压级，高声压级会明显加快人群速度的大小——这种加速行为可能是人群对噪声的自发反应。在低声压级条件下，各网格间的人群速度均无显著差异。当声压级较高时，1号和2号网格无显著差异，但它们与其他网格存在明显的差异；3～5号网格与任意网格内的速度均有差异；6～10号网格间的差异也不显著，但和其他网格的差异显著。这表示在高声压级条件下，人群速度受植物气味浓度的影响更显著。
低、高声压级条件下人群速度平均值分析结果表明，当声压级较低时，不同网格中的速度值基本没有变化；但当声压级较高时，其变化更为显著，其中1和2号网格内的平均速度最快（1.24m/s），10号网格内的平均速度最慢（1.18m/s）。总体而言，尽管低、高声压级条件下的人群速度具有不同的变化规律，但不同情况下网格间最大速度差值并不明显。
低声压级和高声压级条件下的人群速度平均值。
© 巴美慧，李忠哲，康健
人群路径与人群速度相关性分析
研究采用Pearson相关分析计算了每条路径y值的平均值与每条路径平均速度的相关系数。结果表明，在低声压级条件下，人群路径与人群速度呈现负相关趋势，但相关性不显著；而在高声压级条件下，人群路径与人群速度呈显著负相关性，越接近噪声源一侧（即越远离气味源一侧），人群速度越慢。这可能是因为此类研究通常关注平行于噪声源方向的整体速度趋势，并未对噪声源与人的不同垂直距离进行对比，且人在越靠近道路行走时大多会越小心，因而与道路的垂直距离越近，人群速度越慢。
结论与展望
本研究的主要发现包括：1）在人群路径方面，高声压级条件下的路径范围会更远离噪声源；植物气味浓郁区域的人群路径更趋近气味源方向，高声压级条件下此趋势更加明显。2）在人群速度方面，随着植物气味从无至浓郁，高声压级条件下的人群速度有先减缓、后保持稳定的趋势；低声压级条件下，人群速度几乎不受植物气味的影响。3）相较于低声压级条件，在高声压级条件下，人群路径越靠近噪声源方向，其速度会越慢。上述研究发现对提升城市环境的景观质量具有启示意义。
此外，未来研究可在以下方面开展优化。1）建议选取合适的中部路段以尽量规避十字路口的影响。2）可针对不同行进方向的人群展开行为差异研究。3）可选取其他芳香植物。4）可考虑更为精准的实验变量控制，将人的气味感知阈值纳入考量，避免交通气味等其他气味的潜在影响。5）可就时间因素对实验结果的影响，以及人群密度对人群行为自身的影响进行精细化探究。6）可对视、听、嗅多感官因素进行分别控制，从而探索三者的交互作用。
参考文献
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编辑 | 田乐，马锡栋
制作 | 周舟，郭阳
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