4.2.1 人与自然环境
1.人类
自然环境是人类生存、繁衍的物质基础，利用、保护和改善自然环境使人类自身的需要，也是维护人类生存和发展的前提。这是人类与自然环境关系相辅相成的两个方面，缺少一个就会给人类带来灾难。
我们生活的自然环境是地球表面的一部分。地球的表层是由空气、水和岩石（包括土壤）构成的大气圈、水圈和岩石圈，在这三个圈的交汇处就是生物生存的生物圈。这四个圈在太阳能的作用下进行着物质循环和能量流动，使人类和其他生物得以生存和发展。
据科学检测数据，人体血液中的60多种化学元素的含量比例，同地壳中各种化学元素的含量比例十分接近，这就表明人是自然环境的产物。
人类与环境的关系还表现为人体和环境的物质交换关系。大自然中有200多万种生物，它们之间相互结合着各种生物群落，依靠地球表层的空气、水和土壤中的营养物质生存和发展。这些生物群落在一定自然范围内相互依存，在同一个生存环境中组成动态的平衡系统，这就是生态系统。生态系统包括动物、植物、微生物和周围的非生物环境（又叫无机环境、物理环境）四大部分。在太阳能的作用下，非生物环境中的营养物质经微生物分解成养分供给植物，植物供养了动物，动物产生的废物解体后又回归自然，如此循环不断进行着生态系统的物质交换，并保持一个平衡状态。
2.人类利用和改造自然
人类为了生存和发展，就要向环境索取资源。处于“刀耕火种”时代的人类命运是受自然条件主宰的。由于人口稀少，人类对环境没有什么明显的影响和损害。人类发展了，为了养活自己并生存发展下去，开始毁林开荒，这就在一定程度上破坏了环境。到了产业革命时期，人类学会使用机器以后生产力大大提高，对环境的影响也就增大了。进入20世纪，人类利用、改造环境的能力提高，规模逐渐扩大，创造了巨大的物质财富。据估计，现代农业获得的农产品可供养约50亿人口，而原始土地上的光合作用所产生的绿色植物只能供给约一千万人的食物。由此可见，人类利用、改造环境的能力已处于主导地位。
3.环境保护和治理
生态系统的各个组成部分是相互联系的。如果人类活动干预某一部分，整个系统可以调节，以保持原有状态不受破坏。生态系统的组成越多样，其能量流动和物质循环的途径就越复杂，调节能力就越强。但生态系统的调节能力是有限的，如果人类大规模地干预，自动调节能力无济于事，生态平衡就遭到破坏。20世纪60年代以来，许多工业发达国家已逐步认识到环境破坏对人类造成的危害，于是分别采取保护环境、综合治理环境的措施，并出现了相应的国际组织。我国是发展中国家，人口众多，可耕地相对很少，城市发展高速，环境污染严重。如果任其发展，会给后代造成巨大的灾难。有识之士目前已逐步认识到危害的严重性，在乡镇的规划中提出了生态循环系统的综合治理；在城市规划中，提出了绿色建材的综合利用，创造健康、安全、卫生的人工环境。所有这一切，都需要通过几代人的努力才能实现。
4.2.2 刺激与效应
1.人体外感官和环境交互作用
任何环境的交互作用都表现为刺激和效应。
生态系统中的各种因素都是相互作用，相互制约的。我国古人很早就知道万物之间相生相克的法则，用现代语言，就是生态循环和平衡。人是环境中的人，无论是个体或群体，都受到环境各种因素的影响和作用，其中也包括人的相互作用。当人体的各种感官受到刺激后，就要作出相应的反应。如夏季气温很高，人体的发汗腺系统就很旺盛，以降低体温；到了冬季气温较低，人体的皮肤就会收缩，内感官也加紧蓄热。当人受到强烈的阳光刺激时，人的眼睛会自动调节闭合，减少进光量，以适应环境；当人们进入黑暗的地方，眼球又自动调节，以便看清周围的环境。当人们乘车船受到颠簸时会不自觉地摇摆，以保持身体的平衡。当我们的手碰到很热或很冷的物体时，便会自动地缩回。当我们突然听到很响的声音时会自觉地捂起耳朵，以适应这种刺激。同样，当闻到强烈的异味刺激时就会皱起眉头、捂起鼻子、闭紧嘴巴。当人们吃到不适应的食物时，会皱起眉头甚至吐掉嘴里的食物，所有这一切现象，都是人体受到环境刺激后，能动地作出相应的反应。这就是人体外感官的五觉效应，即视觉、听觉、嗅觉、味觉和肤觉效应，以及人体运动觉的反应。以上各种反应，都是环境因素引起的物理或化学刺激效应。
2.人体内感官和环境的交互作用
人体的内感官或大脑受到生理因素或环境信息引起的心理因素刺激后，也会作出各种相应的反应。如饥饿时人的腹部会咕噜咕噜地叫；人体低血糖时会感觉头晕目眩；心慌时心跳加快；呼吸困难时，会张大嘴巴，如此等等。这一切反应都是人体内感官受到生理因素刺激后，所作出的生理效应。
3.人的心理和环境的交互作用
当大脑通过人体内感官接收到各种信息时，会作出相应的心理效应。
当人们作出成绩受到表彰时会情不自禁地感到喜悦；受到不该有的歧视会感到愤怒；失去亲爱的朋友会感到悲哀。这种来自信息的刺激，所表现出的喜、怒、哀、乐的反应，即心理效应。在种族歧视严重的白人居住区，如果住进一户黑人，则会引起严重的纠纷。就是在我们的周围，如果邻里的文化层次、生活习惯相差很大，也会感觉格格不入。这都是精神作用引起的反应，即使不受当时外在环境的任何刺激，当人们回忆往事时，也会产生各种心理活动，并会作出相应的反应。
4.刺激和效应
以上所说的各种环境刺激（包括人自身）所引起的各种效应，都有一个适应过程和适应范围。当环境刺激量很小时，则不能引起人们感官的反应，刺激量中等时，人们会能动地作出自我调整，而刺激量超过人们接受能力时，人们会主动反应，改变或调整环境，甚至创造新的环境以适应新的需要。这种刺激效应是人类发展的基础，也是人类建筑活动的原动力。当然这也是室内设计和环境设计的理论依据。
4.2.3 知觉传递与表达
1.知觉传递
研究知觉传递与表达的目的，在于如何科学地确定能为人体所接受的环境刺激因子的物理量、化学量和心理量，创造适合人们需要的健康、安全、舒适的人工环境。
环境因子作用于人的感官，引起各种生理和心理活动，产生相应的知觉效应，同时也表现出各种外显行为，去改造或创造新的环境，以满足人的生理和心理的需要，新的环境因素又促进人类需求的增长，又要不断改变环境，如此循环，以至无穷。知觉传递过程是暂时的平衡和稳定，故知觉传递是动态的平衡系统。
2.知觉表达
作用于人的各种环境因子，如果是物理刺激，则可用物理量来测量。如引起视觉的光和色，可通过光谱仪和色谱仪来确定其波长等物理量；如果引起肤觉温感或湿感的，则可通过温度计或湿度计来测量。如果引起肤觉痛感的，可以通过压力计来测量其压力大小；如果引起听觉关于响度和频率等的感觉，也可以通过声音测量仪来测量其声压的大小和声频的高低。总之，由于物理因素的刺激可产生的知觉效应，均可用有关测量仪检测刺激的强度，得出有关物理量表。即知觉的物理量，可以用有关物理度量单位来表达。如果引起嗅觉是关于气味、有害气体的种类和含量等问题，则可用有关化学试剂和气体分析仪等来测定。如果引起嗅觉的是关于粉尘的问题，则可用尘埃计数器来测定其含量的多少；如果引起味觉是酸、碱度等问题，同样要用有关化学试剂来测定。总之，由于化学因素的刺激可产生的知觉效应，均可用有关化学试剂和仪器来检测刺激强度，得出化学量表。
然而，许多知觉效应是无法用物理或化学方法来检测的。如一个工程师进行照明设计时，要使一个室内空间的亮度是另一个空间亮度的两倍。如果他只是把灯光的瓦数加倍，会发现所增加的亮度很小。这说明只用物理量是不能测量所有因子的。因为刺激的物理量等值的增加或减少，并不一定引起感觉上等量的变化。为了弄清刺激的变化和感觉的变化之间的关系，就得建立能够度量阈上感觉的心理量表。
心理量表可分为顺序量表、等距量表和比例量表三个类型。
顺序量表既没有相等单位又没有绝对零，只是把事物按照某种标志排出一个顺序。例如赛跑时不用秒表计时，先到终点的是第一名，次到的是第二名，再次是第三名，如此办法也能确定名次，在某种意义上也算对赛跑速度进行了度量。但此法不能确切地告知第一名和第二名、第三名之间的速度相差多少，也没有相等的单位。这是一种最粗糙的量表，对这些对象的数据既不能用加减法也不能用乘除法来处理。在实际工作中，这种量表也很有用处，如评论几个建筑设计方案的好坏，最终要排出名次，则常用这种“模糊”的计量。我们在评判学生设计成绩时，就是根据各方案优缺点和存在问题的多少进行排队，然后由几位老师共同确定第一名和最后一名成绩，这样其他同学的设计成绩则依次或相同的扣除几分而得出每名同学的成绩，这种统计虽不能说明第一名究竟比第二名的价值差多少，但却能说明好一点。
等距量表又先进了一步。根据等距量表我们不仅能知道两事物之间在某种特点上有无差别，还可以知道差多少。比如由于寒流的侵袭，甲地由20℃降到10℃。乙地由10℃降到0℃，说明两地气温降低幅度是相等的，都降了10℃。这就说明了等距量表有相等单位，但没有绝对零。对这些数据只能用加减法而不能用乘除法。我们在评判两地房地产价格是否合理时，也可以采用这种量表，如同一标准的房屋，甲地居民用10年的收入可以买下，乙地的居民用10年的收入也可以买下。尽管两地的房屋售价相差很大，但这种价格对评价两地居民购房能力来说都是同等的。
比例量表比等距量表又进了一步。它既有相等单位又有绝对零。例如尺、斤、圆周的度量都属这一类量表。如4尺长的绳子是2尺长的两倍，也可以说4尺长的绳子比2尺长多2尺。这些数据可以用加减法也可用乘除法来处理。比如评价两个室内空间大小时，可用此量表。但要评价两个室内空间哪个给人的感觉好一些，就不能用此量表而要用顺序量表。
综上所述，知觉效应的表达是通过测量环境因子的刺激量来实现的。不同因子有不同的表达方式，各有不同的度量单位。对于从事设计的人员来说，最重要的是分清不同环境因子作用于人体感官所产生的知觉效应，如何确定其刺激量的科学的阈限。
4.2.4 人体舒适性
1.舒适性概念
舒适性是一个复杂的概念，它因人、因时、因地而不同。正因为如此，同样的环境，不同的人会有不同的感受。如一套一室一厅的单元住宅，对无房户来说，能得到它就很满意了。如果住进去以后，即使人口没有变化，当看到别人的居住水平更高后，他就会对此产生不满意。同样这套住宅，其环境因素对不同的人也有不同的接受水平。如果这套住宅临近马路，对习惯城市嘈杂的人来说则不以为然，而对来自乡镇，习惯宁静生活的人来说，可能会睡不着觉，感到很烦躁。由此可见，讨论人和环境交互作用时，必须明确其相对性。
环境的情况相对于人有正常、异常和非常三种情况。我们所有的设计概念都是建立在正常情况下的。比如对于环境噪声问题，30-80dB能为多数人接受，到了120dB就会使人感到很烦躁，30dB以下，太安静了也会使人产生寂寞甚至恐怖的感觉。因此，30-80dB的声环境就是正常水平，这也是人体声环境舒适性指标的范围。其他环境因素的概念也是一样。凡是环境能使在该环境中80%的人感到满意，那么这个环境就是此时期的舒适环境。
当然，舒适性还应该建立在安全、卫生的概念之上。比如在大热天，我们走进有空调的房间，感到很“舒适”，其实这不一定是“安全、卫生”的地方，因为人体的舒适性应是一个振荡的过程，要有适当的温度变化。如果是长期在空调环境中生活的人，就可能会患有“空调病”。因此，这是一个不“安全”不“卫生”的环境，不宜久留。
2.舒适性类型
总的来说，人体舒适性包含两个方面，一是行为舒适性，二是知觉舒适性。行为舒适性是环境行为的舒适程度。知觉舒适性是指环境刺激引起的知觉舒适程度。同环境设计关系最密切的，主要是视觉环境、听觉环境、嗅觉环境和肤觉环境等的舒适性。
