基于CiteSpace的城市建成环境健康效应研究热点分析

2021-10-12 21:06舒平舒瑞桓
关键词:可视化分析

舒平 舒瑞桓

摘 要: 通过文献可视化软件CiteSpace,对中国知网(CNKI)及Web of science核心集合的文本数据(2009—2020年)533篇城市建成环境与健康相关文献进行分析。结果表明:自2009年以来,国内外针对城市建成环境与健康相关研究热度持续增加,以呼吸疾病、慢性病为核心的城市环境与健康研究较为深入。通过改善土地利用模式、利用城市公共空间设计、城市交通及可达性设计来达到疾病预防、居民健康的目的;以健康影响评估、健康促进、公共卫生设施建设、公共卫生突发事件应对为核心的城市规划研究正在逐步成为研究热点,亟待学者研究。

关键词:建成环境;健康城市;CiteSpace;可视化分析

中图分类号:TU984            文献标志码:A  文章编号:1674-7356(2021)-03-0077-06

据联合国预测,2016年至2030年期间,全球人口增长的主体将发生在城市。到2030年,中国的城市人口估计将超过10亿,分布在221个城市。这些城市将提供全国 95%的财富,并推动经济持续增长[1]。

建成环境(built environment)有别于自然环境,是一种人为建设、改造的建筑物或场所的集合,由土地利用、交通组织、空间设计等要素组成的城市规划环境[2]。以城市健康为核心的城市建成环境和健康研究正受到越来越多研究者的关注,并亟须实证基础研究的支撑。然而,目前将城市建成环境与公共健康相结合的理论、实证分析极为有限,难以在实践中有效指导建成环境的优化策略[3]。通过分析近10年研究城市建成环境与居民健康的研究现状,为相关学者提供理论借鉴,对促进城市环境设计的良性发展具有重大意义。

一、数据与方法

本文以CNKI总库和Web of Science核心合集中SCI-EXPANDED的数据总库为来源数据库,其中CNKI总库以“建成环境+健康” “建成环境+慢性病”,为主题内容进行高级检索,最终确定CNKI总库文献132篇,Web of Science核心合集数据库401篇。

目前,CiteSpace软件是图文可视化最常用的工具之一,通过其分析,可高度概括相关论文总体主题、研究热点、未来发展趋势等。其中,圆圈半径越大,表明研究频次越高;连线越多,表明两关键词共现频率越高[4]。

二、现状文献特征分析

(一)文献发表量及演进脉络分析

随着各国学者对建成环境与健康关系的关注,自2009年以来,健康城市、体力活动、空气质量与健康等方面的研究不断增多。发文量在2009至2019年持续增加(检索和下载时间为2020/02/04),在Web of Science核心合集上,2009年仅为16篇,2019年已经增长到67篇,增长高达4倍以上。其中,2013年之后,增长速度明显加快;在2011年、2014年、2017年均出现了显著增长。CNKI总库上,2009年仅为2篇,2019年已经增长到32篇(见表1)。发文量的快速增长,提示该领域正逐渐成为国际社会科学研究的热点,进一步表明建成环境对居民的健康影响越来越重要。通过发文量可将近十年国内外关于城市建成环境健康效应相关研究分为三个階段。

1. 第一阶段(2009—2013):借鉴与探索阶段

该阶段的发文总量为115篇,年均发文量不超30篇,但自2011年起,发文量有明显的上升趋势。该阶段爆发了大量的关键词,主要有建成环境(built environment)、健康(health)、成年人(adult)、体质指数(body mass index)、体力活动(physical activity)、社会支持(social support)等(见表2),可以看出该阶段研究内容以成年人为研究对象,从建成环境与健康行为、社会政策等方面进行概述,多采用调查问卷、环境测量工具等定量与定性研究方法,研究视角宽广,研究内容宽泛,为后续的研究提供了指导性意见。例如布朗森(Brownson)通过土地使用、交通、美学和安全 4个方面来评估建成环境对健康的影响作用[5]。尤因(Ewing)和切尔韦罗(Cervero)在3D模型的基础上增加可达性及换乘距离因素,最终形成广泛应用的5D模型[6]。国内尚处于初级阶段,学者多参考国外研究与实践案例。例如谭少华等从建筑、社区和城市三方面对人居环境策略进行探讨,倡导人居环境对居民健康主动式干预[7]。郭湘闽对加拿大慢行系统设计进行分析,在中国健康城市慢行系统方面提出了规划策略[8]。

2. 第二阶段(2014—2016):缓慢发展阶段

该阶段发文总量为146篇,年平均发文量接近50篇,发文量大幅度增加,表明学术界对该领域逐渐重视,研究热度持续增长。在研究关键词方面,主要有健康促进(health promotion)、可持续发展(sustainable development)、绿色空间(green space)、社会生态学(ecology)等(见表2),可以看出研究热点多从绿色空间、体力活动等分支因素与健康建立联系,随着客观测量技术(地理信息系统和全球定位系统)的提升,极大提高了相关研究的测量效率与准确性。研究内容涉及健康城市规划、健康衍生因素(呼吸疾病、心理健康)、建成环境使用评价、建成环境主动式干预等方面。例如王兰等从颗粒物视角对建成环境要素进行设计和优化,并提出了相关模型验证方法和路径[9]。陈筝等通过荟萃分析相关文献,表明恢复性自然景观在调节情绪和较少压力方面有一定的改善作用,还指出循证设计对于相关研究的积极作用[10]。张天尧在健康城市规划框架中引入了弹性概念和社会生态学理论,为健康城市规划的制定与实施提供了理论基础[11]。国外多以干预性研究为主,伯恩斯(Burns)通过体力活动干预措施,建立学生与活动的联系机制,表明以学校为基础的体育活动干预措施对提高学生体力活动的有效性[12]。

3. 第三阶段(2017—2020):高速发展阶段

该阶段发文总量为325篇,除2020年外,年平均发文量接近80篇,发文数量大幅度增加,表明步入高速发展阶段。新出现的关键词有公共健康(public health)、健康影响评估(health impact assessment,)、呼吸健康(respiratory health)、心理健康(mental health)、老年人(the elderly)等(表2),此阶段研究内容多与上一阶段研究联系密切,具有良好的延续性。随着个体测量仪器的普及(眼动仪、脑电仪、虚拟现实技术)和复杂模型的设计,研究内容涉及建成环境中介因素与实证检验、老年人与体力活动的关系、肥胖与建成环境影响机制等方面。例如于一凡以老年人为研究对象,循证策略为研究方法,为老年宜居环境提供理论基础和研究框架[13]。张延吉等通过设计结构方程模型,探究建成环境特征对居民生理健康状况的影响机制,揭示了相关因素的中介作用[14]。雷贝基(Rebecchi)等通过建立模型,从城市密度、多样性、安全性、舒适性等方面构建了评估城市宜行性的框架,并通过加权进行综合评价[15]。值得注意的是,以公共卫生治理、公共健康为核心的城市规划在近两年来逐步成为研究热点,亟待学者研究。

(二)发文国家及相关研究者分析

通过了解发文量的国家及机构分布,可以看出该领域理论研究的前沿国家及世界范围内的科研力量分布,为国内进行科研考察与合作提供参考借鉴。2009至2020年共有54个国家(地区)发表了关于建成环境与健康关系研究的论文。美国、中国、加拿大、澳大利亚、英国、德国、荷兰、西班牙、法国和意大利是文献数量排名前10位的国家。从发表的论文发表数量来看,美国的发文量最高,占文献总数的31%,其他国家发文数量比较接近,占比2%—8%。前10位国家发文总数占文献总数的73%,表明该领域的研究国家分布比较集中,美国目前处于领先地位。

在发文机构方面,2009—2020年共有304个机构(高校)发表了关于建成环境与健康关系研究的论文。前十名的机构为南卡罗来纳州立大学、加州大学伯利克里分校、华盛顿大学、密歇根大学、迪肯大学、哈佛大学、约翰霍普金斯大学、墨尔本大学、哥伦比亚大学、多伦多大学。从发表数量来看,前十名的机构数量比较接近,占比1%—2%。

在研究者方面,中心性最高的三位研究者分别是美国加州大学圣地亚哥家庭医学和公共卫生系萨里斯(James F.Sallis)教授、美国克里斯蒂安娜护理健康系统价值研究所帕帕斯(Mia A. Papas)教授和美国约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院环境健康科学系冯(Jing Feng)教授。高中心性表明他们在连接其他节点或不同聚类研究中发挥重要作用,形成了具有跨学科或不同领域组合的研究系统。表中列出了国内外被引用和发文量前5位高产作者(见表3),发文量最多的是美国约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院人类营养中心国际卫计委吉特尔松(Joel Gittelsohn)教授,共计发表建成环境与慢性病相关论文13篇。在过去的24年里,吉特尔松教授一直致力于制定、实施和评估以社区为基础的方案,以初级预防少数民族人群中的慢性疾病为主要研究内容。开展了多项以食物来源为中心的干预试验,旨在改善食物环境,并提供必要的技能和營养学教育,以支持马绍尔群岛、多个美洲印第安人保留地和第一民族保护区、巴尔的摩市和夏威夷土著社区的健康食品选择。国内发文量最多的是同济大学建筑与城市规划学院城市规划系的王兰教授,共计发表相关论文12篇。王兰教授致力于健康城市规划设计研究,开展多项关于呼吸健康、体力活动、健康平等方面的实证研究。

三、现阶段研究热点及潜在趋势特征

(一)城市建成环境与健康影响机制

城市建成环境,包括大型城市环境在内的人类活动而提供的人造环境,它有别于自然环境,建成环境是人类文明的产物。它通常包含以下几个方面:土地利用模式与人口密度、城市公共空间设计和交通系统及道路可达性。

研究表明,城市建成环境要素在一定程度上影响了居民的出行和日常生活行为,居民行为决定了个体环境暴露水平和人们的身体水平,在一定程度上影响了疾病发病率和过早死亡率。其中建成环境要素、个体的活动方式与居民健康息息相关,这些关系涉及到医学、流行病学、行为学和城乡规划学等多个学科,针对呼吸疾病、慢性病的健康城市规划是跨学科的创新研究(见图1)。其中肖扬等概述了城市建成环境与健康的影响机制,介绍了健康城市中的新技术、新方法[16]。周素红等利用问卷调查数据,精确揭示了老年人日常所处的建成环境与主观幸福感的关系[17]。陈春等利用问卷调查数据,调查重庆市老年人与休闲设施可达性的关系[18]。

(二)土地利用模式与人口密度

土地作为城市稀缺资源,在经济发展、健康水平、个体活动方面起着重要作用。在城市规划中,通过将各类用地混合布局,在增加步行和公共交通使用,减少住宅能源消耗以及与行人和车辆相关的死亡人数,增加身体活动,减少肥胖和家庭运输成本,以及社区意识和社会互动方面具有巨大优势和资本。

在影响居民健康的土地因素中,土地使用类型、强度和混合程度均可以对慢性病造成影响。在土地使用类型方面,可通过合理规划人口集聚地区内的工业、交通等污染风险用地,降低居民污染暴露,从而减少污染对慢性病的影响。在强度和混合程度方面,倡导由城市“摊大饼”式圈层扩张向“理性增加”转变,高密度、高聚集性的城市能够促进居民身体活动、降低乘车次数,大幅度减少资源不必要消耗[19]。马祖琦介绍了美国土地利用转变过程,表明土地利用模式在应对城市健康问题上的积极作用[20]。土地利用混合程度每增加四分之一,就会使个体肥胖的可能性降低12%,每天每使用汽车1个小时肥胖风险增加6%,每天每走路一公里,肥胖可能性降低55%[21]。高水平的城市使用强度和混合程度能够降低慢性疾病发病率。

(三)城市公共空間设计

在城市公共空间设计研究方面,研究多以城市绿地及公园、广场等城市公共空间要素与慢性病关系为主,而在城市肌理和街道空间面貌方面研究较少。

在影响居民健康的公共空间环境因素中,公共空间暴露已被广泛研究,并且多以空气污染和噪音为主。大量研究表明,反复暴露于空气污染的个体会缓慢增加慢性病的发病率。持续暴露于噪音会诱发压力,并影响认知功能,自主稳态和睡眠质量,这些都会增加慢性病的发病风险。在城市空间设计中,通过合理设置绿地及公共空间,能过大幅减少空气中的可吸入颗粒物,减少城市噪音,改善城市气候,从而降低这些因素对慢性病的影响,还能提高可达性,鼓励人们在其中进行活动交流等[22]。已有研究表明,慢性病患病的风险与绿地数量成反比关系,公共空间可以促进身体活动,身体活动与慢性病健康呈正相关性。澳大利亚的一项大型研究发现,随着绿地数量的增加,中度至剧烈体力活动的可能性增加了30%[23]。秦波等利用北京15个社区入户问卷数据,表明社区大小、容积率及公园数量对体力活动强度有显著影响,而在土地利用混合度、建筑密度等因素并未表现出显著作用[24]。

值得注意的是尽管有许多研究调查城市公共空间与慢性病之间的关系,但大多数研究都集中在西方人群,鲜有以亚洲人为实验对象的研究。现有的研究表明与西方国家相比,亚洲国家高血压发病率较高,总胆固醇水平较低,伴有高盐和低脂肪摄入量[25],这表明需要进行基于人群的纵向研究,调查亚洲人群中城市公共空间与慢性病之间的关系。在日本的一项研究中,高野(Takano)等发现生活在无障碍绿地附近的老年人的存活率更高。在香港,有两项研究表明,天然绿色空间数量越多,心血管病死亡率越低[26]。

(四)步行可达性及交通系统

在城市交通系统和可达性方面,研究表明与交通运输相关的风险因素是造成呼吸疾病、慢性病发病率和死亡率偏高的主要来源。其中道路网络的扩张和个人车辆拥有量的激增对慢性病产生了深远的影响。在交通使用方式上,应提倡公共交通、主动交通的使用。通过步行和骑车到达目的地,不仅能促进身体活动,还会在空气环境及噪音方面产生积极的影响。此外,公共交通和主动交通比汽机动车占用更少的空间,还能降低交通事故死亡率。

在影响居民健康的交通系统因素中,交通噪声和空气污染是引发慢性病的重要原因。街道的安全性、连通性、可步行性可以促进居民的身体活动[27]。居民健康状况与邻近居民步行绿色街道空间呈正相关,通过改善交通环境,包括设施设计的可用性和适用性,能够增加步行机会。通过增加公共设施可达性,改善人身安全和保障,能促进健康,减少相关疾病发病率。国际体育活动与环境网络(IPEN)通过研究10个国家(比利时,巴西,中国,哥伦比亚,捷克共和国,丹麦,墨西哥,新西兰,英国和美国)的14个城市,近7 000名年龄在18—66岁的居民,发现公共交通密度与身体活动相关。并且这些城市环境规划仅设计出平均每周约90分钟的体力活动,相当于现行指南推荐的每周150分钟的60%[28]。另外一些研究将影响身体活动的相关因素(例如:步行能力、公共服务设施设置)与血压建立联系,研究表明低步行能力和高密度的快餐店都与收缩压和舒张压随时间的增加显著相关,在低步行社区中,高密度的快餐店与血压随时间的增加相关联,快餐店的密度对高步行街区的血压升高几乎没有影响[29]。

四、结论与展望

本文利用CiteSpace软件分析2009—2020年国内外城市建成环境健康效应研究相关文献,重点介绍文献量及演进脉络、发文国家及机构、核心研究者、文献关键词、研究热点和潜在趋势特征等方面。研究结果表明:(1)随着时间推移,国内外城市建成环境与健康研究的发文量整体呈现上升的趋势,在2016年后发展尤为显著。(2)从期刊和机构看,各个领域的学者通过构建城市建成环境要素与居民健康关系框架,探讨影响因素及其影响比重等问题(见表4),其中土地利用方式探讨类型、强度和混合程度,城市公共空间探讨绿地、公园、广场等公共空间设计,步行可达性及交通系统探讨噪音、空气污染等室外暴露因素和促进活动因素。(3)国内外研究热点分布在健康影响因素评估、健康促进等方面,公共卫生设施建设、公共卫生突发事件应对为核心的城市规划方面成为疫情之后的研究热点,亟待相关学者研究。另外,慢性病健康作为健康城市的一个重要方面,其在国内尚未引起足够的重视。(4)研究多以定量指标来分析建成环境与居民健康之间的复杂因素,通过促进活动,降低空气污染,噪音和热岛效应,并增加绿地等措施可以促进居民健康。

目前,我国城市建成环境与健康相关领域已经积累较多研究成果,在理论研究方面,现有的理论研究多是探讨城市建成环境与健康的意义、价值等理念层面,建成环境与居民健康机制的初步构建等。另外,研究对象应逐步从沿海发达城市向中西部内陆城市转变。过去研究的重点是广州、上海等沿海发达城市,未来研究的对象将逐步向老工业城市、资源型城市、收缩型城市等转变。相关学者应听取医学专家的意见,从多种学科入手,将相关变量添加到他们当前或过去的研究中,以增加证据基础。

[参考文献]

[1]  Summerskill W,Wang H H,Horton R. Healthy cities: key to a healthy future in China[J]. The Lancet,2018,391(10135):2086-2087.

[2]  Handy S L,Boarnet M G,Ewing R,et al. How the built environment affects physical activity: Views from urban planning[J]. American Journal of Preventive Medicine,2002,23(2):64-73.

[3]  林雄斌,杨家文. 北美都市区建成环境与公共健康关系的研究述评及其启示[J]. 划师,2015,31 (6):12-19.

[4]  陈悦,陈超美,刘则渊,等. CiteSpace知识图谱的方法论功能[J]. 科学学研究,2015,33(2):242-253.

[5]  Brownson R C,Hoehner C M,Day K,et al. Measuring the built environment for physical activity:state of the science[J]. American Journal of Preventive Medicine,2009,36(4 S):99-123.

[6]  Ewing R,Cervero R. Travel and the built environment[J]. Journal of the American Planning Association,2010,76(3):265-294.

[7]  谭少华,郭剑锋,江毅. 人居环境对健康的主动式干预:城市规划学科新趋势[J]. 城市规划学刊,2010(4):66-70.

[8]  郭湘闽,王冬雪. 健康城市视角下加拿大慢行环境营建的解读[J].国际城市规划,2013,28(5):53-57.

[9]  王兰,赵晓菁,蒋希冀,等. 颗粒物分布视角下的健康城市规划研究——理论框架与实证方法[J]. 城市规划,2016,40(9):39-48.

[10]  陈筝,翟雪倩,叶诗韵,等. 恢复性自然环境对城市居民心智健康影响的荟萃分析及规划启示[J]. 国际城市规划,2016,31(4):16-26,43.

[11]  张天尧. 生态学视角下健康城市规划理论框架的构建[J]. 规划师,2015,31(6):20-26.

[12]  Burns R D,Fu Y,Podlog L W. School-based physical activity interventions and physical activity enjoyment: a meta-analysis[J]. Preventive Medicine,2017,103:84-90.

[13]  于一凡. 建成环境对老年人健康的影响:认识基础与方法探讨[J].国际城市规划,2020,35(1):1-7.

[14]  张延吉,邓伟涛,赵立珍,等. 城市建成环境如何影响居民生理健康?——中介机制与实证检验[J]. 地理研究,2020,39(4):822-835.

[15]  Rebecchi A,Buffoli M,Dettori M,et al. Walkable environments and healthy urban moves: Urban context features assessment framework experienced in Milan [J]. Sustainability,2019,11(10):2778.

[16]  肖扬,钦莫伊·萨卡尔,克里斯·韦伯斯特. 建成环境与健康的关联-来自香港大学高密度健康城市研究中心的探索性研究[J].时代建筑,2017(5):29-33.

[17]  周素红,彭伊侬,柳林,等. 日常活动地建成环境对老年人主观幸福感的影响[J]. 地理研究,2019,38(7):1625-1639.

[18]  陈春,陈勇,于立,等. 为健康城市而规划:建成环境与老年人身体质量指数关系研究[J]. 城市发展研究,2017,24(4):7-13.

[19]  吴良镛. 规划建设健康城市是提高城市宜居性的关键[J]. 科学通报,2018,63(11):985.

[20]  马祖琦. 从“城市蔓延”到“理性增长”——美国土地利用方式之转变[J]. 城市问题,2007(10):86-90.

[21]  Frank L D,Andresen M A,Schmid T L. Obesity relationships with community design,physical activity,and time spent in cars.[J]. American Journal of Preventive Medicine,2004,27(2):87-96.

[22]  肖玉,王硕,李娜,等. 北京城市绿地对大气PM2.5的削减作用[J].资源科学,2015,37(6):1149-1155.

[23]  Astell-Burt T,Feng X Q,Kolt G S.Green space is associated with walking and moderate-to-vigorous physical activity (MVPA) in middle-to-older-aged adults:findings from 203-883 Australians in the 45 and Up Study[J]. British Journal of Sports Medicine,2014,48(5):404-406.

[24]  秦波,張悦. 城市建成环境对居民体力活动强度的影响——基于北京社区问卷的研究[J]. 城市发展研究,2019,26(3):65-71.

[25]  Nguyen H N,Fujiyoshi A,Abbott R D,et al. Epidemiology of cardiovascular risk factors in Asian countries[J]. Circulatio n Journal Official Journal of the Japanese Circulation Society,2013,77 (12): 2851-2859.

[26]  Wang D,Lau K L,Yu R,et al. Neighbouring green space and mortality in community-dwelling elderly Hong Kong Chinese: a cohort study[J]. BMJ Open,2017,7(7):015794.

[27]  Malambo P,Kengne A P,Villiers A D,et al. Built Environment,Selected Risk Factors and Major Cardiovascular Disease Outcomes: A Systematic Review [J].PlosOne,2016,11(11):e0166846.

[28]  Sallis J F,Cerin E,Conway T L,et al. Physical activity in relation to urban environments in 14 cities worldwide:a cross-sectional study[J]. The Lancet,2016,387(10034):2207-2217.

[29]  Li F Z,Harmer P,Cardinal B J,et al. Built environment and changes in blood pressure in middle aged and older adults.[J]. Preventive Medicine,2009,48(3):237-241.

Knowledge Mapping of Urban Environmental Health Effects on CiteSpace

SHU Ping, SHU Ruihuan

(School of architecture and art, Hebei University of Technology, Tianjin 300132, China )

Abstract: Using the document visualization software CiteSpace, 533 urban built environment and health-related documents were analyzed from the core collection data (2009—2020) of China National Knowledge Infrastructure (CNKI) and Web of Science. The results show that domestic and foreign research on urban built environment and health has raised concerns since 2009, especially the research focusing on respiratory diseases and chronic diseases. We can achieve the goals of disease prevention and residents' health promotion by improving land use patterns, using urban public space design, and applying urban transportation and accessibility design. The urban planning research focusing on health impact assessment, health promotion, public health facility construction, and response to public health emergencies is gradually becoming a research hotspot.

Key words: built environment; healthy city; CiteSpace; visualized analysis

猜你喜欢
可视化分析
社区居家养老研究动态及热点分析
基于CiteSpace的国内企业绩效研究知识图谱分析
“对外话语体系”研究热点与前沿的可视化分析
我国飞地经济研究现状综述
家庭作业研究(1979~2018年):热点、演进及其展望
我国心理健康教育教师专业化发展研究
我国西藏教育研究现状与问题探析
近十年国外信息质量研究知识图谱分析
国际高校教师专业发展研究现状及启示
我国中小学教师教育研究知识图谱分析