全球超过一半的人口居住在城市中，建设健康的城市环境已成为各国政策优先事项。几十年来，个体与城市环境之间的情感联系一直是城市研究者关注的核心议题。城市的物理、社会和文化特征共同决定着人们对城市环境的情感投入。
然而，如何客观、大规模、非侵入性地测量城市环境对人类情感的影响？
本研究开发了一套基于情感的建筑环境视频分析系统（BEST），通过在公共场所部署非接触式生物识别设备，收集了2亿多个匿名数据点，并建立了超过2万个中等和强相关系数，为城市规划和建筑环境管理提供了全新的以居民为中心的决策视角（Kalkauskas et al., 2021）。
城市环境与人类情感
建筑环境是城市居民日常生活、工作与休闲活动所依托的物质空间载体，其规划、维护与管理历来被视为一项以物理指标为核心的技术性工作，而人对环境的感知会激发各种情绪，这些情绪影响一个人对环境的反应。研究者们已经分析了城市社会、建筑和物理环境对人类快乐、悲伤、愤怒、厌恶、惊讶、恐惧、抑郁、心理困扰、焦虑和心理压力的影响。
为了在城市或建筑环境中提供心理舒适感，需要更好地满足人类基本需求、个体感知以及在现有公共领域中的归属感和满意度。当前研究涉及在个体感知和城市与建筑环境感知两个层面上，对情绪的客观和主观维度的整合测量。
既有情绪测量方法的局限
在既有研究中，针对建筑环境中人类情绪与体验的测量方法大体可划分为主观方法与客观方法。
主观研究方法使用定性方法如自我报告、访谈、观察、问卷和日记，以记录个体在通常环境中的主观体验。
客观研究方法涉及生物识别方法和系统（血压、体温、心率、皮肤电导、瞳孔大小、眨眼等）。先进技术和工具提供了更有效的方式来关注居民。可穿戴电子产品（智能手表、谷歌眼镜、计算机化隐形眼镜、腕带传感器、智能纺织品、可穿戴传感器贴片）被用于进行无偏的情感、情绪和生理研究。
然而，这两种方法均存在共同的局限：它们都要求研究者与被试建立近距离的直接接触，样本规模通常较小，难以覆盖公共空间中大量匿名行人的真实反应。换言之，既往研究往往只能在小样本上开展，缺乏大规模、连续、非侵入式的情感数据采集手段。
基于此，本研究旨在构建一套名为“基于情感的建筑环境视频分析系统”（Affect-Based Built Environment Video Analytics，BEST）的集成化智能平台（图1），用于收集、测量和分析以人为中心的建筑环境中的情感态度、情绪和生理状态、效价和唤醒度、污染和天气条件等数据。
多模态数据采集与分析
本研究首先在维尔纽斯市的特定场地对匿名行人开展生物测量与情绪测试，并特别选取了一系列标志性文化活动作为观测焦点。
用于收集六层不同格式的数据，这些数据需要被处理、整合和分析：
第一层：情绪状态。行人是否快乐、悲伤、愤怒、惊讶、恐惧、厌恶或处于中性状态。效价和唤醒度也被映射和记录。
第二层：情感态度。行人的无聊、兴趣或困惑程度。
第三层：生理状态。平均人群面部温度、人群性别和年龄组成、心率和呼吸频率。
第四层：天气条件。气温、相对湿度、平均风速、大气压力和体感温度。
第五层：污染数据。磁暴信息以及PM2.5、PM10、二氧化氮、一氧化碳、臭氧和二氧化硫等污染颗粒物。
第六层：城市区域数据。经济数据、社会数据、环境保护标准以及历史遗产价值数据。
其中，对于行人情绪数据的采集与分析，研究团队使用了诺达思的其中，对于行人情绪数据的采集与分析，研究团队使用了诺达思的面部表情分析系统（FaceReader）。系统附加远程光电容积描记模块，能够以每秒为单位建立行人的情绪状态（快乐、悲伤、愤怒、惊讶、害怕、厌恶或中性状态）、效价、唤醒和情感态度（无聊、兴趣和困惑），以及心率（图2）。。系统附加远程光电容积描记模块，能够以每秒为单位建立行人的情绪状态（快乐、悲伤、愤怒、惊讶、害怕、厌恶或中性状态）、效价、唤醒和情感态度（无聊、兴趣和困惑），以及心率（图2）。
面部表情分析系统 (FaceReader)
面部表情分析系统 (FaceReader)
情感数据揭示的城市规律
（一）情绪的时间模式
全球研究表明，周五至周日是一周中最快乐的日子。本研究使用远程手段进行的测试（基于超过2亿次匿名测量）与全球范围内基于接触手段进行的测试结果相似。例如，快乐在一周各天的分布图显示（图3），周五和周六的快乐水平最高。
（二）呼吸频率与情绪效价的关系
研究结果表明，行人的平均呼吸频率在每分钟12-18次之间。最低呼吸频率出现在周日。呼吸频率与效价存在相关（图4）。这可能是由于各种环境因素，呼吸频率随着效价的增加而加快。
（三）湿度与快乐情绪的关系
低湿度在冬季尤其显著，当低水分含量对鼻咽和气管产生压力时。过往研究发现加拿大一些学校的相对湿度与冬季缺勤率之间存在负相关。本研究也得出类似结果。对17天期间快乐与湿度依赖性的分析表明，冬季随着湿度增加，行人的快乐情绪也增加（图5）。
（四）惊讶、唤醒度与湿度的关系
在维尔纽斯市五个区域，对惊讶、唤醒度及相对空气湿度在冬季和春季的153天内进行了相关关系调查。结果表明，惊讶和唤醒度呈正相关，并且都与相对空气湿度正相关。
（五）情绪与事件的关系
先前研究考察情绪与事件之间的依赖性，认为正/负事件导致正/负人类情绪。本研究在Pilies街的测量产生了类似结果。例如，2018年2月16日是立陶宛庆祝独立百年日，在2月15日和16日效价出现峰值。12月的效价也高于11月和1月，可能的原因是立陶宛的圣诞节和新年节日季。
对居民的访谈也获得了类似结果。在立陶宛纪念独立100周年期间，公众情绪有所改善。立陶宛居民对自己生活的看法也有所改善：2017年底，69%的人感到“快乐”或“相当快乐”，而2016年这一比例为65%。为自己是立陶宛公民而感到自豪的居民比例在一年内从69%增长到82%。
（六）相关性子系统
此外，BEST相关性子系统用于分析以人为中心的建筑环境指标与对人的影响之间的各种相关性。该子系统帮助建立了超过2万个中等和强相关。
例如，结果表明，愤怒情绪与臭氧天气之间存在正相关：平均风速与心率之间也存在正相关。
走向情感智能的城市规划
本研究建立的BEST系统成功将情绪、生理、天气、污染等多层数据整合进统一的分析框架，使建筑环境的评估从零散的单项指标走向系统性的综合度量。
这让居民成为建筑环境维护和管理活动的间接参与者。BEST跟踪建筑环境中的人，收集和分析他们的情感态度和情绪及生理状态数据，并将这些数据传递给城市规划和参与建筑环境维护和管理的利益相关者，协助他们作出基于居民中心与可持续发展理念的有效决策。
参考文献
- Kalkauskas, A., Zavadskas, E. K., Bardauskiene, D., Cerkauskas, J., Ubarte, I., Seniut, M., Dzemyda, G., Kalkauskaite, M., Vinogradova, I., & Velykorusova, A. (2021). An Affect-Based Built Environment Video Analytics. Automation in Construction, 130, 103859.
