城市夜天空亮度的实态监测与分布模型的理论研究

保护暗天空、防治光污染已成为国际学术界近年来特别关注的涉及全球生态环境的学术问题，同时也是全人类不可推卸的责任和义务。但是在我国，比较缺乏定量化、针对性和系统性的关于夜天空亮度监测的技术性与理论性研究成果。城市夜间照明与天气因子等非线性的映射关系，使得城市光污染程度能从夜天空亮度分布上反应出来，因此，夜天空亮度及分布模型是在国际平台上兼具对比的重要指标和分析途径。.课题以所在地大连为研究区域，通过实时测量、数值分析、图像数字化处理分析、非线性有限元逼近理论、神经网络等方法，研究夜天空类型划分子集，初步建立适合我国国情的城市夜天空亮度监测方式，并对时间和空间序列的二维分布模型、随天气变化的三维分布模型和预测模型进行研究，定量化分析夜天空亮度与城市照明分布的对应关系，逐步积累我国夜天空亮度研究的基础资料。该项目的成功实施，希望在暗天空保护的国际平台中增加符合中国国情的监测模式和对比数据。

保护暗天空、防治光污染已成为国际学术界近年来特别关注的涉及全球生态环境的学术问题，同时也是全人类不可推卸的责任和义务。光污染可造成城市环境污染、能源浪费、生态失衡以及自然夜天空消失等不良影响。在我国，比较缺乏定量化、针对性和系统性的关于夜天空亮度监测的技术性与理论性研究成果。因此，科学化控制建筑室外无效溢散光对减少光源在生产和使用过程中温室气体的排放量，创造可持续化、低碳化夜间光环境具有重要的意义。. 本研究采用光谱分析法、图像采集法、测试法、数理统计法等研究方法，分别对城市夜天空发亮、溢散型光污染、动态干扰光等主要形式的光污染进行了理论研究、调查分析、测量分析与评价分析，并初步提出了光污染评价、检测技术指标和评价程序，为建立一个较为完备的光污染防治、监测和检测体系作了积极地探讨。. 本研究在大连市范围内选取有代表性的居住小区和商业区（青泥洼地段、西安路商业圈、和平广场商业圈）的光溢散情况，以实地测试、实地考察、问卷调查等形式，对大连青泥洼地段LED显示屏进行深入调研，剖析了LED显示屏与交通、商业消费之间的关系。对居住区和商业区光溢散情况以及光环境对城市居住环境影响进行了实地数据测量调查和汇总，运用SM光环境测试系统软件进行局部光溢散的模拟分析。. 本研究在持续测量的基础上，对大连城市内典型天气、主要方位、不同时间、不同角度等条件下的夜天空亮度和光谱进行了二维尺度的图谱描绘，并从城市上空维度、城市中层维度、城市地表维度建立三维亮度空间讨论了夜天空亮度的立体分布规律和城市三维空间的光谱成分，亮度分布呈现高度的非线性、时变性等复杂的信息结构。. 报告针对日益增长的夜态城市光污染问题进行研究，讨论了科学化、低碳化评价光污染的必要性，进行了夜态城市低碳化规划方法与区域划分策略研究以及从实施角度，提出了操作的技术评价方法，探讨了评价与检测指标。最后，从城市夜景总体照明规划角度，提出城市光污染评价程序，以期建立完善的城市光环境规划、评价与保障体系。