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论广义灯光污染 2007/11/26 19:28:00
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  摘要:定义了广义灯光污染的概念以及基本构成一眩光污染、辐射污染、光泛滥、视单调、光色失衡、视退蔽、频闪效应。探讨广义光污染的主要性质和在城市灯光环境建设中防止光污染的初步对策。

  关键词:城市灯光环境广义光污染灯光环境规划

  引言

  在我国 . 灯光景观建设已逐步成为城市建设的组成部分;但同时,自发、无序的灯光设置已成为不可忽视的现象,灯光污染也已是客观存在的事实、灯光污染是随着城市夜晚照明总量的提高而产生的视觉污染,实质是人工光源造成的和大量室外光亮对城市形态的负面影响“光 污 染 ’心的存在,既有实践因素,也有理论因素。对于城市灯光景观的非科学命名与定义导致了认识的混乱与实践中的“异化”。例如“亮化工程”的说法就是把美”异化为“亮”而作为追求的目标,因而很容易进人‘’越亮越好”的误区。在此误导之下,某些城市以“亮度指标和“亮灯率”成为评价灯光建设的主要标准。

  我们相信 ,“光污染”在实践中会越来越多的被人们提起和重视。但是,“光污染”的准确概念,目前理论L的研究几乎都局限在“眩光污染”方面,绝大多数人仍然简单地认为“光污染”就等于“眩光污染”。换句话说,几乎人人都在谈论的“光污染”,就其内涵和外延,随每个人理解上的差异而大相径庭。城市灯 光 环境在理念上的异化与实践上的光污染是相伴而生的。由于“光污染”理论研究的滞后,就导致了在实践中防止和整治“光污染”的工作无法切实有效地进行事实 r, 有关照明的理论与实践在过去20年已发生巨大变革,北美照明学会手册(IESNA-handbook)[i]指出,在照明评价标准方面,已由照度计算向美学欣赏转变,由照明数量向质量转变。

  我们认为 ,顺应这一变革的“光污染”概念和定义,应从纯“技术”的层面进一步扩展。在界定上,不但从人的生理感受和需求,也从人的心理感受和美学追求来加以评价;在范围上,不但包括可见光,也包括非可见光;在认定方法上,不但有设备检测,而且应包括人的视觉参与本文 的 口的,是从更深层次对“光污染”进行讨论和科学界定,进而提出广义光污染概念,试图为在城市设汁和规划中防治“光污染”提供更为科学的依据。1 狭义光污染定义与表现形式狭 义光 污 染指传统意义卜的光污染,也是目前讨论比较多、意见较为一致的光污染形式、眩 光 污染:眩 光 是 城市中光污染最主要的形式,在视野中亮度的分布或范围不适宜,或在空间或时间上存在着极端亮度对比,是城市中光污染最主要的形式,其伤害往往是生理与心理卜共有。眩光分为直接眩光和间接眩光,直接眩光是由视野中的高亮度的或未曾充分遮蔽的光源所产生的;而反射眩光是由视野中的光泽表面的反射所产生的。当视野内存在两种光刺激时,弱的光刺激不影响强的光刺激的外观亮度,而强刺激却减弱了弱光的外观亮度,使外观亮度减小。

  需要指出,把城市立交桥作为重要公共建筑物加以照明在我国已很普遍、并占政府投资相当大的比例。作为城市立交桥的灯光设计,往往是以桥梁的造型表现为出发点,以加大桥梁的亮度作为突出桥梁的视觉中心地位的卞要手段。由于在桥梁与周围空间特别是卜方空问存在着较大的亮度对比,导致行车驾驶员在视野中产生眩光,引起不舒适并降低了道路可见度的视觉条件。

  2 广义光污染定义与表现形式

  广义光污染定义:

  由人光源导致的违背人的生理与心理需求或有损干生理与心理健康的现象。包括眩光污染、辐射污染、光泛滥、视单调、视屏蔽、频闪等,光污染与狭义光污染的上要区别在于狭义光令‘染的定义仅仅从视觉的生理反应来考虑照明的负面效应,而广义光污染则向更高和更低两个层次做了拓展一在高层次方面,包括r美学评价的内容,反分,反映了除人眼视觉之外对照明的物理反应。显 然 、广 义光污染包括了狭义光污染的内容。

  21 辐射污染

  目前在城市灯光建设中广泛使用的大功率气体放电光源在发出可见光的同时也辐射出非可见的射线,这些射线的一部分对人体或建筑材料具有损害作用,主要表现为;#Next#

  2!.1 紫外辐射

  30 nm 以 下的短波紫外线可引起紫外线眼炎(紫外线角结膜炎)。资料表明,患皮肤癌的重要原因之一是短波紫外线的强烈照射。

  需要指出的是,紫外辐射伤害有一个缓慢的积累过程,在这一过程,人们无法感知,只有对人体造成明显伤害,需要治疗时才可察觉另外,紫外线辐射会造成建筑材料表面的褪色、变色甚至变质。伤害的程度依辐射能的光谱构成、表面照度及照射时间三因素而定、光源所辐射的紫外线含量愈高、物体表面照度愈高、照射时间愈长,褪色风险愈大。各类光源因光谱组成的差异各有不同程度的损害系数。褪色风险FR依下式计算:

  FR = 0 .0 2 x D F x E x T

  E: 表 面 照度;T:照射时间;DF:损害系数,见表1

  大功率汞灯和金属卤化物灯的光谱分布弓’,紫外线辐射量高于红外线辐射量,是辐射污染的主要来源。

  2.12 热辐射

  目前 , 我 国一些室外公共场所为追求特殊的调光效果仍在采用众多自炽灯。灯丝产生热辐射,在发光同时也散发大量热能。据测定,白炽灯所消耗的电能中,仅10%能量用于照明,这不仅没有有效利用能源,由于90%的能量散发,成为环境升温的原因之另外,直 视高亮度光源(如激光),会引起黄斑烧伤,有造成生理性视力减退的危险C2.2 光泛滥光泛滥表现在宏观上,使城市天空溢散光水平提高,导致夜空发亮;在微观上,表现为光线过量溢散。光泛滥可归结为两个方面2.2.1 光误用有的城市,过多的灯光广告牌在路边排了上下3层、前后3层,过于集中、空间间距过小。这些缺乏规划的广告牌,‘方面使人产生视错觉,无法辨识空间的前后、远近关系;另一方面又缺乏主次之分,形不成视觉中心,视野内的眩光、辨识标志、颜色的干扰,令人眼花缭乱值得注意的现象是,一方面,很多城市夜晚景观有待开发,建筑与环境缺少必要的夜间灯光;另一方面,有关部门虽已意识到开发夜晚景观的必要性,但缺少理性的分析与指导,在模仿别人的做法中也在重复别人的教训。由于各白为政,过于强调自身,形成了为体现气派而争比亮度,争比耀眼色彩的现象一这种缺少整体艺术协调的攀比行为,是造成视觉污染的思维基础之一。

  2.2.2 光干扰

  光误用在多数情况下对人的影响是被动的,即只有当人们主动去观看时,才发生负面的作用;但某些特定条件下,光泛滥对人的生活和1_作会造成卞动性的侵害作用,这种不需人们主动观看的光泛滥就是光!二扰,是强制性的.严重的“ 光卜扰”破坏必要的牛存环境。据报载,

  “ 9层楼高的k1杆上,6盏1 000 W的路灯距离居民的居室不足5。直接照到房子的两间居室,尽管窗户上装的是茶色玻璃,挂着厚厚的窗帘,但拉上窗帘还能石清报纸、强光的照射、使这些居民通宵如昼闷热如蒸笼,夏天窗户不敢开,通宵生活在路灯的强光中川1

  2.3 视单调

  像吸需要空气样,人的视野中也必须有具休内容、过去,人们把“雪盲”产生的原因归结为白色雪原过丁明亮.X-1 人视觉的强烈刺激而导致。但一个著名实验表明,‘雪盲”的真正原因是在大雪原上人们的视觉长时问找不到定焦的参照物、其单质的视野集中了相同成份的视觉元素而引起疲劳所致,从而证实了由丁视单调而导致“视觉饥渴”现象的客观存在。视觉单调表现为空间单调、色彩%调和光形单调、2.3.1 空fdl单调灯光分布在空间上缺少必要的纵深与层次会使得视神经在成像过程中缺少参照物和多“兴奋点”而兴奋区域长时问保持不变,将造成该区域视神经细胞疲劳;

  2.3.2 色彩单调

  根据色彩的“残像‘’规律,视网膜上的视神经在受到某种单色光刺激后,受刺激的神经对单色光产生疲劳感在色彩转换中,这部分神经会暂时处于“休眠”状态而未受刺激的那部分神经细胞则开始活跃。如果转换后的色彩与原色彩相近,那末处于“休眠”状态的神经细胞会增加,活跃的神经细胞会减少,从而使得大脑兴奋感被抑制。

  2.3.3 光形单调

  人的视觉规律是寻求简单、完整、动态的形体人在观察过程中,如果视线所及范围内的景物长时间没有变化,就会感到视觉单调。在夜晚,灯光景观是主要的规察对象,灯光形状的单凋无变化同样是导致视觉单调的成N之一在城市灯光景观设计中、采用缺乏层次的大面积单色光照明会因为视觉单调而造成视疲劳。#Next#

  2.4 光色失衡

  根据色彩的平衡原理,人的视线总是在大面积的某种色彩中寻求其补色,以求得色彩上的平衡。由于目前光源技术的局限性,一些公共场所的光源带有强烈的色彩倾向。如常用的高压钠灯偏黄红色,金属卤化物灯偏冷白色。而无论高饱和度的暖色(如高压钠灯照射金色幕墙)或者冷色(如采用绿色光照射绿色植物)大面积占据主要空间都会导致光色失去平衡。光色失 衡 的另表现为色失真f很多时候人们的沟通是凭借非语台的方式发生,于是晚间的社交需
要一个比较明亮的视觉环境一在较近的距离内,面部表情与衣着色彩就成为交流的重要因素。在人聚场照明中采用显色性低的高压钠止会导致人的脸色和衣服色彩的严重失真。

  2.5 视遮蔽

  视遮蔽是人的视界被小适当的遮蔽的现象,包括灯光遮蔽和灯光设施遮蔽。

  2.5.1飞灯光遮蔽

  采用大功率投光灯照射立面目前已成为很多灯光设计师设计酒店景观的普遍方法尽管酒店通常都有双层窗帘,能够挡住外面的“泛光”光线,不致影响到宾客的睡眠,但是当宾客欲眺望窗外欣赏城市夜景或夜空时,呈现在眼前的首先是由雪亮的灯光听形成的“光幕”,窗外一切美丽的景色都由于光幕的遮蔽而黯然失色。

  2.5.2 灯光设施遮蔽

  道路照明中,围合式排列的路灯灯杆使得城市景观被’.分割”遮蔽。假定 以 7.2km/h为“行进观察”和“驻足观察”的临界值当行进速度>7.2km/h,定义为“行进观察”;当行进速度g 7.2km/h,称为“驻足观察”。在后者状态下,路灯灯杆有可能成为审美的视觉对象:但对于前者或以更快速度行进的人来说,路灯灯杆不能清楚地显现出细部,且对视野内景物造成人为分害例如,电灯杆实际问隔30m,当有车速度50km/h时,相当于间隔16.lr ri ;而灯杆实际间隔25m时,在行车速度为50km/h情况下,相当于间隔仅为11.1m。土述设施遮蔽、破坏了城市景观的连续性,降低了沿路景观观赏价值。

  2.6 频闪效应

  频闪效应指在以一定频率变化的光的照射下,观察到物体运动显现出不同于实际运动的现象。由于发光原理和使用交流电的原囚,大多数荧光灯具有频闪效应.只是由于视觉暂留的原因,人眼无法觉察。八这样的光环境下土_作,眼睛极易感到疲劳,因此降低了牛产效率。长此以往,造成视力下降,引起生活卜的不便.}I 生产中也是诱发安全事故的原因之一;

  3 广义光污染的主要特性

  3.1 土动侵害性

  人们讨于自天的视觉污染,可采用“小看”的办法躲避,但对于光污染,由于夜间的视觉条件下,人们即使有主观愿望,仍然无法躲避。

  3.2 不可感知性

  对于红外线,因具有热效应,人们在造成损害(烧伤)之前便可感知,因而可躲避;灯具的频闪效应易于造成视t}4劳,这种不舒适也可以感觉到;紫外辐射在造成损害前感觉不到,就使得人们无法有意识的问避这种伤害。

  3.3 损害积累性

  在有频闪效应的光环境下学习、工作和活动,短时间内会使人产生视觉的疲劳感,降低作效率或是影响人的W绪;长期可以导致人的视力下降光干扰的较长期积w也导致对(人和动物)生物钟的破坏,引起昆虫、鱼类的生育不良、落叶期延迟、树木干枯等等后果山于害的积累性,往往减轻了人们对光污染问题严重性的忽略。

  3.4 损害放大性

  由于眩光污染造成的交通事故,不仅会产生重大的经济损失,吏有甚者会造成人员伤亡。无论从社会还是从人文角度来看,道路交通中的眩光是应重点处理的问题。#Next#

  3.5 舆论误导性

  由于 对 “ 光污染”认识片面,-At舆论把某些形式的光污染误以为是关化城市的措施而进行褒扬,结果却适得其反极力追求高照度,使得天空亮度加大,广告牌过多过滥。

  4 广义光污染防治对策

  为保障安全,发达国家特别是美国对控制光污染方面的管理法规十分严格。日本环境厅也曾指出,对光害不该孰视无睹,并已开始重视光害对野生生物的生态所构成的威胁。1994年底由日本内阁会议通过的《环境基本计划》中首次正式确认“光污染”的存在、冈山县美星盯曾制定过《防比光害,保护美丽的星空条例》;环境省在1998年3月制定了改善室外照明规划技术的《光污染对策标准》,该标准旨在防止由不相宜的照明引起的对天体观测、动植物生育的影响。

  4.1 城市眩光

  对于眩光的研究相对来讲比较成熟,而且眩光的产生往往是人为因素造成的,因而它也可以控制和消除。关键在于实践运用时,应充分考虑环境因素,很多眩光产生的原因并不是本身亮度过高,而在干与环境的对比亮度过大在进行照明设计时,不仅要考虑设计对象需要多大亮度,还要实地考察,确定周围的夜间照明情况。只有收集到完整的资料,才可能避免盲目设计,各自为政的情况〕另一方面,应避免光线直接进人人眼。具体避免眩光的措施有:降低光源的自身亮度;减低光源与环境的亮度对比值;对城市光环境的亮度分布进行科学合理的规划,将单体照明设计纳人整体环境照明体系。

  4.2 交通眩光

  于地面的投光灯,强光直按射人行人眼中,对往来车辆、行人造成T扰「很多人行道地埋灯,本意是为行人提供方便与安全感,却因眩光使行人面临更大危险、交通汽车远光灯目前被认为是不可避免的,由当前道路照明状况所决定。而目前所有道路]iq明设计考虑的仅是路灯如何避免眩光,即静态光污染,对车灯眩光默认为天经地义,甚至由此造成汽车驾驶员视觉疲劳而引起反应迟钝,导致交通事故上升作者认为,汽车眩光是道路最主要的光污染,道
路照明设计的主要目的之一应是清除这一污染。这就从一个全新的角度为道路照明设计提出厂根本性的指导思想。从这个指导思想出发,道路照明的亮度要求应大幅度提高;同时象强制性限制鸣笛一样,限制汽车在城区内使用远光灯,消除道路L最大的光污染源。

  4.3 紫外辐射

  对大功率的金属卤化物灯,应确定其安装位置离人体大于安全距离,保证对人体的辐射降到安全的限度,井加强对无辐射污染灯其的研究工作。

  4.4 视单调

  在进行灯光环境的规划、设计时,应充分考虑人的视觉审美要求、规律、宏观和微观两个方面都要充分考虑到,这是防治视单调的根本出发点灯光环境要考虑心理和审美需求。人们要求城市人工光环境布局合理,整体感强而富干变化,线条流畅,不要一律是大功率投光灯的耀眼强光目前,美化室外空间、改善视觉环境的城市墙面,在英国、法国、墨西哥. 11本的许多城区已逐步得到推广.医学界证实,人眼的视网膜上有3种圆锥形细胞,对红光、绿光和蓝光特别敏感,如果这3种色彩搭配合理,小仅可以减少肾上腺素的分泌,降低交感神经的兴奋ft,而且还可使皮肤升温1一2℃,脉搏每分钟减少4一8次,使呼吸变得平稳而均匀。紧张的神经变得松弛,让人心旷神怡「因此,从生理角度看,变化书富又相互协调的光环境有益于人体健康c避 免 闪 光小快感的3个因素见表2
明暗亮度比必须避免的频率(H动必须避免的明暗时间比(%)
 
  4.5 城市灯光与广告灯光整合

  夜晚的各类发光广告牌原则上应纳入k」光控制体系中分类管理,集中控制,以利节能。广告灯光是城市夜间灯光环境中的景观活泼元素,也是城市灯光建设得以持续发展的动力之,但在实际操作中不能育目求多,还是应从整体环境需要的角度出发,避免广告灯光过多过滥在设l知寸,将广告灯光作为景观元素加以利用,使广告牌的设置位置、亮度与光色等因素与建筑及环脆的使用功能相结合。广告牌提供的亮度、光色应与道路照明、城市环境照明提供的亮度光色加以协调,特别在景观节点(广场、城市出人口、人流聚集地、商业旺街等)处,动感的大型电子广告牌在中视距范围应成为灯光景观的视觉中心。

  灯光景观总体规划与设计中,应把大型、连续有特点的广告牌作为景观加以重视沿街边的小型广告牌,为人行道空间提供了部分亮度,在进行辅路照明设计时,应统一考虑。#Next#

  5 结语

  在设l知寸,将广告灯光作为景观元素加以利用,使广告牌的设置位置、亮度与光色等因素与建筑及环脆的使用功能相结合。广告牌提供的亮度、光色应与道路照明、城市环境照明提供的亮度光色加以协调,特别在景观节点,广场、城市出人口、人流聚集地、商业旺街等)处,动感的大型电子广告牌在中视距范围(均设置灯光景观的目的是美化城市,但水能载舟,亦能覆舟,光也是一样,光污染将破坏城市环境,整顿、净化灯光环境已成为美化城市夜景的前提条件_在某些城市,灯光环境建设应首先采用“减法”,而不应是加法,’!消除视觉污染是现代环境科学和现代城市管理中一个宏观、系统化的课题,需要在理论上先行探讨并给予指导。

  (1) 美化城市夜间环境、创造审美对象,在照明环境中所占比重将越来越大,这是照明设计发展的必然趋势。灯光环境的规划在城市灯光建设中的主导作用将日益凸现

  (2) 广义光污染概念的本质是以人的感受和需求作为判断照明质量的根本标准,如果用一句话来概括就是:凡一切不利于人体生理和心理健康的灯光都可被认为是光污染。随着社会发展,会不断出现新的光污染,因此,广义光污染是一个开放的概念。

  (3) 对光污染问题的研究,本质是研究人与光环境的关系。因此,“以人为本”仍将是今后认识和解决视觉污染问题的根本出发点。

  参考文献
  1 章海嗯对光污染的再认识一澳大利之行的感受上海:光源与照明
  2 The IIInminaGng E,,.--g S}ietr ofN osh Ameirca.T h, IFSNALIG H T ING HANDBOOK Ninth Editioa,2000
  3 谢冰内环路灯贴近居民强光污染居民叫苦广州南力郡市报20N 10 .1 0.25,A06
  4 HajimuN A--..O venicwo l'th,P lanningT echniqueo fF I以 Aightin h ,P.. .L 海国际夜景照明研讨会论文集,2001.11,111一128
  5 肖辉乾夜景照明的规划与设计北京:建筑科学,1996.2
  6 马剑沈天行论夜景照明规划北京照明工程学报,1995.1.1
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