城市夜间光污染测试方法技术

本发明专利技术提供了一种城市夜间光污染测试方法，属于光污染测量技术领域。本发明专利技术将光污染的研究对象从天空光扩展到整个城市圈，观测城市地表层、城市冠层、城市夜空层三个层面的立体光污染情况，将光污染与城市中影响光传播因素关系进行了整合，从多个层次的角度上对城市光污染分布状况进行定量测试，从而直观地表现不同情况下城市的光污染严重程度，对城市的整体生态照明规划提供依据，对城市光污染对城市影响、城市活动与光污染关系等研究有着重大意义。

Test method of night light pollution in City

The invention provides a method for measuring night light pollution in city, which belongs to the field of light pollution measurement technology. In the invention, the light pollution research object from the sky light is extended to the entire city circle, city, city canopy surface observation, Sky City three aspects of stereo light pollution, light pollution and the impact of city light propagation factors were integrated, quantitative test of the distribution of city light pollution from multiple the point of view of the level, so as to visually display the different situations of the city light pollution severity, provide the basis for the overall planning of ecological city lighting, effects of light pollution on the city, city city activities and light pollution is of great significance to study the relationship between.

【技术实现步骤摘要】
城市夜间光污染测试方法
本专利技术属于光污染测量
，属于城市物理环境规划与设计
，具体涉及城市夜间光污染观测方法与亮度测试方法。
技术介绍
随着城市现代化进程的加快和经济的迅速发展，人们对夜间照明的需求也随之增加，引发的光污染问题也日益凸显。现有研究发现城市光污染问题已经严重影响天文观测、人体身心健康和自然界生态平衡，同时还会造成城市资源的大量浪费，加重城市经济负担。在目前夜间光环境观测技术中，主要通过夜间卫星地图来观测城市天空辉光、地面道路照明、建筑室外照明等，缺乏整体空间下的光污染分布状况等相关测试技术手段。因此，本专利技术方法根据城市照明分布情况，对城市光环境空间进行水平划分(城市夜空层，城市冠层，城市地表层)，从多角度对整体空间下的夜间光污染分布特性进行观测和分析，对未来城市光污染监测评价体系建立具有重要指导性作用及技术意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种城市夜间光污染测试方法。本专利技术的技术方案：一种城市夜间光污染测试方法，步骤如下：将城市光环境从天穹到地表分为城市夜空层、城市冠层和城市地表层；所述的城市夜空层属于天顶层，即以城市建筑制高点以上没有其它遮蔽物的高空区域；城市夜空层区域的光环境主要是受到自然气候条件和来自地表层及冠层的人工光环境的影响，从而影响天文观测、天空发亮；所述的城市冠层属于中空层，即以城市建筑制高点以下到人眼视觉范围以上的中空区域；城市冠层区域的光环境主要是建筑顶部及其影响区域的照明，每个区域的城市冠层会根据建筑的特性而不同；所述的城市地表层，即人眼视觉标高到地面区域；城市地表层区域的光环境主要是指与人们生活紧密相关联的街道照明、广场照明、商业照明等人工照明及其影响区域的照明。体现城市夜间光污染测试方法中测试的指标为亮度值；使用天空质量计(SkyQualityMeter)测量天空星等值，显示结果为该观测区域内的平均亮度，单位为mags/arcsecond2，可以通过下面公式进行和亮度单位cd/m2的换算；Lcd/m2＝10.8×104×10(-0.4*M[mag/arcsec2])对于夜空层，仪器的垂直测量方向与地平面的夹角在45°—90°之间任选，且用指南针在水平方位偏移任意角度，得到测试点集；对于地表层，仪器的垂直测量方向与地平面的夹角小于15°，且用指南针在水平方位偏移任意角度，得到测试点集；实时测量天空质量计垂直方向上20°范围内的光环境星等值，显示结果为该测量区域内的星等值；对于冠层，使用二维亮度计测量；以二维亮度计所在平面为基准，用指南针在水平方向旋转任意角度，得到任意面的测试数据和分布趋势。本专利技术的有益效果：本专利技术将光污染的研究对象从天空光扩展到整个城市圈，观测城市地表层、城市冠层、城市夜空层三个层面的立体光污染情况，将光污染与城市中影响光传播因素关系进行了整合，从多个层次的角度上对城市光污染分布状况进行定量测试，从而直观地表现不同情况下城市的光污染严重程度，对城市的整体生态照明规划提供依据，对城市光污染对城市影响、城市活动与光污染关系等研究有着重大意义。附图说明图1是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的平面与模型对应关系示意图。图2是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的模型分层示意图。图3是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的城市夜空层一般测试方法示意图。图4是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的天顶测试方法示意图。图5是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的城市夜空层长周期监测方法示意图。图6是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的城市冠层测试方法示意图。图7是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的城市冠层纵剖切面示意图图8是本专利技术的城市夜间光污染测试方法的城市地表层测试方法示意图。图中：1天顶；2城市夜空层；3城市制高点；4城市冠层；5人眼范围；6城市地表层；7地表；8地面测点一；9垂直于天顶区域；10高度圈为75°的测点；11高度圈为60°的测点；12地面测点二；13定位测点一；14定位测点二；15定位测点三；16定位测点四；17定位测点五；18楼顶平台测点一；19楼顶平台测点二；20仪器测量范围；21地面测点三。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。工作过程一：城市夜空层一般监测方法说明，如图1～3。选定地面测点一8，使用仪器天空质量测量仪，使装置垂直面向城市天顶1，得到垂直于天顶区域9读数，以地面测点一8到垂直于天顶区域9的中心点为纵轴，使用量角器，在同一垂直面上依次向下偏移角15°、30°、45°，分别得到高度圈为75°的测点10；高度圈为60°的测点11的读数；以上作为一组垂直面测量结果。然后以地面测点一8所在面作为水平面基准，使用仪器指南针，沿顺(或逆)时针方向旋转角30°，测试360°范围，重复上述垂直面测量方法分别得到12组数据。为减少人为实验误差，可按照上述方法进行多次测试，求取平均值，以得到更为精确地测量结果。工作过程二：天顶测试方法说明，如图4。选定地面测点二12，使用仪器天空质量测量仪，使装置垂直面向城市天顶1，得到定位测点一13读数，以地面测点二12到定位测点一13垂直线为纵轴，用仪器量角器，分别以该轴线为基准线水平顺时针90°方位上，垂直偏移角5°，分别得到定位测点二14读数，定位测点三15读数；定位测点四16读数；定位测点五17读数，求取平均值来减少人为因素误差，得到一组数据作为天顶亮度的取值。工作过程三：天顶层长周期监测方法说明，如图5。选定城市中较为开阔的中高层建筑顶层作为楼顶平台测点一18，使用仪器天空质量测量仪，测量城市夜空层2的亮度值得到连续监测的多组数据，连接到计算机中进行分析处理。工作过程四：城市冠层测试方法说明，如图6～7。选定城市高层建筑物顶部平台为楼顶平台测点二19，使用仪器亮度计在垂直方向获得仪器测量范围20，仪器亮度计的测试视角为120°，以楼顶平台测点二19所在水平面为基准面，按照顺时针(逆时针)旋转角30°，获得一组数据，依次旋转360°获得12组数据。该工作过程也适用于郊区较为平坦开阔的山体平台，由于不同城市区域的制高点高度有差异，该测试结果也有所不同，但测试原理相同。工作过程五：城市地表层测试方法说明，如图8。选定较为开阔的地面测点三21，使用仪器天空质量测量仪及量角器，在水平面上垂直向上偏移角15°得到一组数据，然后以地面测点三21所在面作为水平面基准，使用仪器指南针，沿顺(或逆)时针方向旋转角30°，测试360°范围，重复上述垂直面测量方法分别得到12组数据，取其均值作为测量结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市夜间光污染测试方法，其特征在于，步骤如下：将城市光环境从天穹到地表分为城市夜空层、城市冠层和城市地表层；所述的城市夜空层属于天顶层，即以城市建筑制高点以上没有其它遮蔽物的高空区域；城市夜空层区域的光环境主要是受到自然气候条件和来自地表层及冠层的人工光环境的影响，从而影响天文观测、天空发亮；所述的城市冠层属于中空层，即以城市建筑制高点以下到人眼视觉范围以上的中空区域；城市冠层区域的光环境主要是建筑顶部及其影响区域的照明，每个区域的城市冠层会根据建筑的特性而不同；所述的城市地表层，即人眼视觉标高到地面区域；城市地表层区域的光环境主要是指与人们生活紧密相关联的人工照明及其影响区域的照明；体现城市夜间光污染测试方法中测试的指标为亮度值；使用天空质量计测量天空星等值，显示结果为该观测区域内的平均亮度，单位为mags/arcsecond

【技术特征摘要】
1.一种城市夜间光污染测试方法，其特征在于，步骤如下：将城市光环境从天穹到地表分为城市夜空层、城市冠层和城市地表层；所述的城市夜空层属于天顶层，即以城市建筑制高点以上没有其它遮蔽物的高空区域；城市夜空层区域的光环境主要是受到自然气候条件和来自地表层及冠层的人工光环境的影响，从而影响天文观测、天空发亮；所述的城市冠层属于中空层，即以城市建筑制高点以下到人眼视觉范围以上的中空区域；城市冠层区域的光环境主要是建筑顶部及其影响区域的照明，每个区域的城市冠层会根据建筑的特性而不同；所述的城市地表层，即人眼视觉标高到地面区域；城市地表层区域的光环境主要是指与人们生活紧密相关联的人工照明及其影响区域的照明；体现城市夜间光污染测试方法中测试的指标为亮度值；使用天空质...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸣，郭晓炜，张宝刚，郝庆丽，李维珊，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21