城市夜天空亮度的實態監測與分布模型的理論研究

《城市夜天空亮度的實態監測與分布模型的理論研究》是依託大連理工大學,由劉鳴擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：城市夜天空亮度的實態監測與分布模型的理論研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉鳴

項目摘要

保護暗天空、防治光污染已成為國際學術界近年來特別關注的涉及全球生態環境的學術問題，同時也是全人類不可推卸的責任和義務。但是在我國，比較缺乏定量化、針對性和系統性的關於夜天空亮度監測的技術性與理論性研究成果。城市夜間照明與天氣因子等非線性的映射關係，使得城市光污染程度能從夜天空亮度分布上反應出來，因此，夜天空亮度及分布模型是在國際平台上兼具對比的重要指標和分析途徑。.課題以所在地大連為研究區域，通過實時測量、數值分析、圖像數位化處理分析、非線性有限元逼近理論、神經網路等方法，研究夜天空類型劃分子集，初步建立適合我國國情的城市夜天空亮度監測方式，並對時間和空間序列的二維分布模型、隨天氣變化的三維分布模型和預測模型進行研究，定量化分析夜天空亮度與城市照明分布的對應關係，逐步積累我國夜天空亮度研究的基礎資料。該項目的成功實施，希望在暗天空保護的國際平台中增加符合中國國情的監測模式和對比數據。

結題摘要

保護暗天空、防治光污染已成為國際學術界近年來特別關注的涉及全球生態環境的學術問題，同時也是全人類不可推卸的責任和義務。光污染可造成城市環境污染、能源浪費、生態失衡以及自然夜天空消失等不良影響。在我國，比較缺乏定量化、針對性和系統性的關於夜天空亮度監測的技術性與理論性研究成果。因此，科學化控制建築室外無效溢散光對減少光源在生產和使用過程中溫室氣體的排放量，創造可持續化、低碳化夜間光環境具有重要的意義。本研究採用光譜分析法、圖像採集法、測試法、數理統計法等研究方法，分別對城市夜天空發亮、溢散型光污染、動態干擾光等主要形式的光污染進行了理論研究、調查分析、測量分析與評價分析，並初步提出了光污染評價、檢測技術指標和評價程式，為建立一個較為完備的光污染防治、監測和檢測體系作了積極地探討。本研究在大連市範圍內選取有代表性的居住小區和商業區（青泥窪地段、西安路商業圈、和平廣場商業圈）的光溢散情況，以實地測試、實地考察、問卷調查等形式，對大連青泥窪地段LED顯示屏進行深入調研，剖析了LED顯示屏與交通、商業消費之間的關係。對居住區和商業區光溢散情況以及光環境對城市居住環境影響進行了實地數據測量調查和匯總，運用SM光環境測試系統軟體進行局部光溢散的模擬分析。本研究在持續測量的基礎上，對大連城市內典型天氣、主要方位、不同時間、不同角度等條件下的夜天空亮度和光譜進行了二維尺度的圖譜描繪，並從城市上空維度、城市中層維度、城市地表維度建立三維亮度空間討論了夜天空亮度的立體分布規律和城市三維空間的光譜成分，亮度分布呈現高度的非線性、時變性等複雜的信息結構。報告針對日益增長的夜態城市光污染問題進行研究，討論了科學化、低碳化評價光污染的必要性，進行了夜態城市低碳化規劃方法與區域劃分策略研究以及從實施角度，提出了操作的技術評價方法，探討了評價與檢測指標。最後，從城市夜景總體照明規劃角度，提出城市光污染評價程式，以期建立完善的城市光環境規劃、評價與保障體系。