Walking on Colors: Investigating the Impact of Sidewalk Color Interventions on Restorative Experiences Using Edited Images and Virtual Reality

Urban environments profoundly influence residents' health, with environmental and social stressors frequently cited as key contributors to mental health challenges. Natural environments are often recommended as optimal settings for alleviating mental fatigue and stress. Consequently, much research contrasts urban environments with natural ones, highlighting nature's greater potential to enhance mental well-being. This focus has led to limited exploration of how urban environments—particularly those with minimal or no greenery (i.e., “gray environments”)—can also support mental health. Nonetheless, investigating this is crucial, as gray environments commonly constitute residents' immediate surroundings, particularly for individuals with limited access to green spaces or reduced mobility. This dissertation aims to explore how urban design interventions can enhance the quality of urban spaces to promote mental health. A conceptual framework was first developed through a literature and practice review to demonstrate the link between multi-scale urban design and recovery—a multifaceted process allowing individuals to reduce or pause from stress—illustrating the potential pathways involved. The dissertation subsequently focused on the role of micro-scale urban design in facilitating recovery, investigating how artificial ground murals can enhance restorative walking experiences in gray urban streets. Two-dimensional (2D) street images and virtual reality (VR) were used to present ground mural design conditions with varying colors (i.e., warm, cool, and achromatic) and patterns (i.e., curvilinear and rectilinear/angular). Restorative experiences were indicated by participants’ responses on mood states (pleasure, energetic arousal, and relaxation) and perceived restorativeness (PR) as measured by the shortened Perceived Restorativeness Scale (PRS, Berto, 2005) to each design scenario. Results showed that ground murals significantly influence pedestrians' perceptions in gray urban settings. Cool color and curvilinear designs notably improved restorative environmental qualities, while warm color designs decreased relaxation. Findings further indicated that design variations led to distinct perceptual outcomes; specifically, the 2D study revealed that cool colors enhanced pleasure and PR more than other colors, whereas warm colors reduced relaxation the most, and achromatic designs elicited the least excitement and restorativeness perception. Curvilinear designs outperformed rectilinear designs in enhancing PR. The VR study yielded consistent results, although with fewer significant findings, possibly due to the higher ecological validity of VR, which may impose a greater cognitive load compared to static 2D image viewing. The dissertation emphasizes the potential of urban design to promote recovery across multiple scales, enhancing existing frameworks on the impact of urban design on mental health. Furthermore, the two empirical studies highlighted the positive effects of ground mural design on restorative experiences, expanding evidence for the role of micro-scale urban design interventions in promoting mental health and underscoring the importance of enhancing the quality of gray urban spaces for boosting mental health.

Städtische Umgebungen haben einen tiefgreifenden Einfluss auf die Gesundheit der Bewohner, wobei Umwelt- und soziale Stressoren häufig als zentrale Faktoren für psychische Gesundheitsprobleme genannt werden. Natürliche Umgebungen werden oft als ideale Räume zur Minderung mentaler Ermüdung und Stress empfohlen. Infolgedessen konzentriert sich ein Großteil der Forschung auf den Vergleich zwischen urbanen und natürlichen Umgebungen und hebt das größere Potenzial der Natur zur Förderung des mentalen Wohlbefindens hervor. Dieser Fokus hat jedoch dazu geführt, dass wenig erforscht wurde, inwiefern urbane Umgebungen – insbesondere solche mit minimaler oder keiner Begrünung („graue Umgebungen“) – ebenfalls zur Unterstützung der psychischen Gesundheit beitragen können. Dennoch ist eine Untersuchung dieses Aspekts von entscheidender Bedeutung, da graue Umgebungen oft die unmittelbare Umgebung der Bewohner darstellen, insbesondere für Personen mit eingeschränktem Zugang zu Grünflächen oder eingeschränkter Mobilität. Ziel dieser Dissertation ist es daher, zu untersuchen, wie städtebauliche Interventionen die Qualität urbaner Räume verbessern können, um die psychische Gesundheit zu fördern. Zunächst wurde ein konzeptioneller Rahmen durch eine Literatur- und Praxisübersicht entwickelt, um den Zusammenhang zwischen städtebaulichen Gestaltungsmaßnahmen auf verschiedenen Maßstabsebenen und erholsamen Erfahrungen zu verdeutlichen. Erholung wird dabei als ein vielschichtiger Prozess betrachtet, der es Individuen ermöglicht, Stress abzubauen oder zu unterbrechen. Der konzeptionelle Rahmen beschreibt potenzielle Mechanismen, durch die urbane Gestaltung Erholung fördern kann. Anschließend konzentriert sich die Dissertation auf die Rolle der mikro-skaligen Stadtgestaltung bei der Förderung von Erholung und untersucht, inwiefern künstliche Bodenmurals zu erholsamen Geherlebnissen in grauen Stadtstraßen beitragen können. Zur Darstellung verschiedener Gestaltungskonditionen von Bodenmurals wurden zweidimensionale (2D) Straßenbilder und virtual reality (VR) verwendet, wobei die Variablen Farbe (warm, kühl, graustufen) und Muster (kurvilinear, rechtwinklig/angular) variierten. Die erholsame Wirkung wurde anhand der Stimmungszustände der Teilnehmenden (Vergnügen, energetische Erregung und Entspannung) sowie der wahrgenommenen erholsamen Qualität (Perceived Restorativeness, PR) gemessen, wobei die verkürzte Version der Perceived Restorativeness Scale (PRS, Berto, 2005) verwendet wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass Bodenmurals die Wahrnehmung von Fußgängern in grauen städtischen Umgebungen signifikant beeinflussen. Kühler Farbgebrauch und kurvilineare Muster verbesserten die erholsamen Umgebungsqualitäten deutlich, während warme Farben die Entspannung reduzierten. Darüber hinaus führten die unterschiedlichen Designvarianten zu spezifischen Wahrnehmungseffekten: In der 2D-Studie verstärkten kühle Farben das Vergnügen und die wahrgenommene erholsame Qualität stärker als andere Farbkategorien, während warme Farben die Entspannung am stärksten reduzierten. Graustufen-Muster lösten die geringste Erregung und Erholungswahrnehmung aus. Zudem waren kurvilineare Muster effektiver als rechtwinklige Muster bei der Förderung von Erholung. Die VR-Studie ergab ähnliche Trends, jedoch mit insgesamt weniger signifikanten Effekten. Dies könnte auf die höhere ökologische Validität der VR-Umgebung zurückzuführen sein, die eine höhere kognitive Belastung im Vergleich zur Betrachtung statischer 2D-Bilder verursachen könnte. Die Dissertation betont das Potenzial der Stadtgestaltung, Erholung auf verschiedenen Maßstabsebenen zu fördern, und erweitert bestehende Theorierahmen zum Einfluss urbaner Gestaltung auf die psychische Gesundheit. Zudem zeigen die beiden empirischen Studien die positiven Effekte von Bodenmural-Designs auf die erholsame Erfahrung auf, wodurch die Bedeutung mikro-skaliger urbaner Interventionen für die psychische Gesundheit weiter untermauert wird. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, die Qualität grauer urbaner Räume zu verbessern, um deren Potenzial zur Förderung der mentalen Gesundheit zu maximieren.