多项研究表明，接触自然环境对身心健康和幸福感具有积极影响。从心理学的角度来看，乌尔里希的压力缓解理论和卡普兰的注意力恢复理论都指出，自然环境可以通过激发积极的情感反应和补充注意力资源来减轻压力和心理疲劳（Kaplan, 1995; Ulrich et al., 1991）。实证研究显示，定期接触绿地可以降低抑郁、焦虑和压力相关疾病的风险，并提高主观幸福感（Bratman et al., 2019; White et al., 2013）。在身体健康和幸福感方面，接触自然环境与心血管疾病发病率降低和免疫功能改善有关，这可能是由于增加了体力活动和减少了压力（Mitchell and Popham, 2008; Twohig-Bennett and Jones, 2018）。
预计到2050年，全球约70%的人口将居住在城市地区（联合国，2018年）。快速的城市化导致城市密度增加和生态系统恶化，限制了居民接触自然环境（如公园和水体）的机会，这可能对身心健康和幸福感产生负面影响（Cox et al., 2018）。尽管如此，城市居民仍可以通过其他方式接触自然（Cox et al., 2017）。例如，人们可以通过窗户欣赏自然景色，或者在通勤时偶然遇到自然元素（Chang et al., 2020）。这些体验的程度因人而异，许多人主要是通过窗景被动地接触自然（Cox et al., 2017）。对于行动不便的人或在疫情期间，通过窗户接触自然尤为重要（Soga et al., 2021）。然而，不同社区或人群之间的窗景自然暴露分布不均，许多人在家中或工作中缺乏通过窗户接触自然的机会，尤其是在高密度城市环境中（Li et al., 2022）。窗景自然暴露的程度不仅受周围建筑环境的影响，还受建筑物设计的影响，包括窗户的大小、朝向和位置（Turan et al., 2021）。
大量研究探讨了不同空间尺度上窗景自然暴露与身心健康和幸福感之间的联系（表1）。在建筑尺度上，乌尔里希的医院窗户研究（1984年）表明，能够看到树木的外科病人恢复得更快，所需的止痛药也更少，这证明了窗景与健康之间的因果关系之一。在此基础上，卡普兰的研究通过实验和实地方法表明，即使短暂的视觉接触自然场景（包括通过窗户）也能恢复注意力（Kaplan, 1995）。后续研究经常使用基于图片的调查（Masoudinejad and Hartig, 2020; Matusiak and Kl?ckner, 2016）和受控实验室实验（Abboushi et al., 2021; N. Wang & Boubekri, 2011）来评估窗景的不同因素，如内容（Ko et al., 2022）、形状（Keighley, 1973, Masoudinejad and Hartig, 2020）、大小（Butler & Biner, 1989）和位置（Turan et al., 2021; N. Wang & Boubekri, 2011），这些因素会影响不同的结果，如生活或工作满意度（Abboushi et al., 2021）、压力水平（Leather et al., 1998）、情绪（Ko et al., 2020; N. Wang & Boubekri, 2011）和心理健康（Leather et al., 1998）。方法上，这些研究通常依赖于对实际窗户的观察（Abboushi et al., 2021）或对窗景照片的评估（Lin et al., 2022）。最近，方法论扩展到了包括虚拟现实（VR）模拟（F. Wang & Munakata, 2024）。虽然这些研究产生了高质量的结果，但往往缺乏捕捉现实世界中大规模和复杂性的数据。
大规模的流行病学研究通常使用问卷来评估自我报告的健康和幸福感。例如，在西班牙安达卢西亚进行的调查中，479名受访者表示，能够从家中看到绿地的居民报告的焦虑和抑郁水平显著较低（Bra?e et al., 2020）。在中国、孟加拉国和埃及的COVID-19限制期间也观察到了类似的现象，通过窗户看到绿地的居民报告的抑郁和焦虑症状较少（Bi et al., 2022; Patwary et al., 2024）。这些研究的一个显著局限性是它们依赖于对窗景自然内容的自我报告评估。这种方法本质上具有主观性，并引入了较大的测量偏差。最近，街道视角图像被广泛用于评估从行人视角可见的大规模自然元素（如绿地、天空和水体）及其与健康结果之间的联系（Y. Lu, 2019, Nguyen et al., 2019）。然而，从街道视角提取的自然元素往往与人们通过窗户看到的自然元素有很大差异，因为城市中的建筑物具有三维特性（Labib et al., 2021）。例如，住在高层建筑顶部的人可能会欣赏到山景，尽管他或她无法看到紧凑密集城市街道上的任何绿地。此外，某些地区的法律限制可能阻碍研究人员获取专有的街道视角图像或从中提取可自由重复使用的数据集（Helbich et al., 2024）。
迄今为止，很少有研究明确结合这些方法——将城市尺度的环境数据与精细的建筑尺度的窗景测量相结合，以了解通过窗户接触绿地、水体或天空如何影响健康和幸福感。此外，街道和窗户自然暴露对人类行为和健康结果的差异性影响仍较少被探索。我们的研究旨在填补这一空白，通过整合这两个领域，直接回应自然-健康文献中对跨尺度证据的需求。为此，我们进行了以下工作。首先，我们使用真实感的3D城市模型来量化通过窗户的自然暴露，并利用Google Street View图像来评估街道层面的自然暴露。然后，我们绘制了窗景自然暴露指数和街道自然暴露指数，并指出了它们之间的空间差异。接下来，我们应用梯度提升决策树（GBDT）和部分依赖图（PDPs）来分析和比较香港1,660名参与者的窗景自然暴露和街道自然暴露与身心健康和幸福感之间的关联。收集了COVID-19疫情前后的健康和幸福感数据，以评估在不同公共卫生和社会条件下的时间变化。
