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生态文明视角下的光环境概念及其影响因子研究

时间:2018-10-30 16:18来源:未知 作者:admin 点击:
(一)引言 党的十八大报告明确提出 大力推进生态文明建设 ,同时将其 作为全面建设小康社会的新要求。2016年两会十大热点中,从中 央提出绿色发展理念,到大气污染治理写入31个省区市政府工作报 告,再到十三五规划建议中强调环保,社会各界对加快建

(一)引言 

   党的十八大报告明确提出“大力推进生态文明建设”,同时将其 作为全面建设小康社会的新要求。2016年两会十大热点中,“从中 央提出绿色发展理念,到大气污染治理写入31个省区市政府工作报 告,再到‘十三五’规划建议中强调环保,社会各界对加快建设美丽中 国充满期待”位列其中,可见生态、绿色已经成为城市建设的关键词。 就生态文明城市建设而言,基础设施建设与城市环境保护至关重要。 换言之,在城市整体规划中,有必要充分考虑如何保护城市环境、改 善环境质量、建设良好的城市生态系统、促进可持续发展。而在城市 生态系统中,城市人群为主体,自然环境和经济社会环境之间相互作 用,其中自然环境又包括生态环境、大气环境和物理环境等;物理环 境涉及光、热、色、声等物理因素,与城市环境质量和人们的生活质量 息息相关,光环境是其重要组成部分。光直接作用于人的视觉器官, 影响人们的工作效率和心理舒适度等,而目前城市建设中光污染问题比较突出,如白亮污染、人工白昼、采光污染等,表现为光泛滥、 光干扰、眩光、频闪、光误导等形式,而由此产生的光辐射等损害人体 健康、社会生活、自然生物等。为了更好地解决光污染问题,提升光 环境质量,有必要在明确光环境概念的前提下,分析相关影响因素, 并展望未来研究方向。 

(二)光环境概念探究 

   关于光环境的阐述各有不同。文献分析表明较多学者使用“光环境”这一术语,如陈亢利等(2006) ①,李建军、户媛(2006) ②,冷瑞华 ( 2001) ③,王晓燕(2000) ④,陈宇、周武忠(2005)⑤,许东亮(2007) ⑥, 张九红、黄庭(2007) ⑦,王建华(2004) ⑧。还有研究者使用其他类似 概念,如“亮化工程”“光亮工程”“光彩工程”“泛光照明”“室外装饰照 明”“灯光景观”“灯光环境”等。笔者认为虽然光环境一词更符合生 态学范畴和生态文明建设理念,但在定义该概念时可以结合相关论 述进行综合分析。下面对现有主要定义进行解析: 
   1.光环境:照明系统(天然光和人工光)和环境中所有表面的光 度特性的综合效果。⑨ 
   评论:此定义综合考虑了天然光环境和人工光环境,但是只考虑了光度特性指标。 
   2.光环境:光环境是物理环境的一个组成部分,它与色环境等 并列。对建筑物来说,光环境是由光照射于其内外空间所形成的环 境。因此,光环境形成一个系统,包括室外光环境和室内光环境。前 者是在室外空间由光照射而形成的环境。它的功能是要满足物理、 生理(视觉)、心理、美学、社会(指节能、绿色照明)等方面的要求。后 者是在室内空间由光照射而形成的环境。它的功能是要满足物理、 生理(视觉)、心理、人体功能学及美学等方面的要求。上述的光源是 天然光和人工光。 
   评论:该定义仅考虑了光度指标和建筑光环境,未考虑区域光 环境。 
   3.光环境:光环境是从生理和心理效果来评价的照明环境。  
   评论:该定义综合考虑了生理和心理因素,但仅考虑了人工灯 光环境,未考虑天然光环境。 
   4.光环境:光(照度水平、照度分布、照明形式、光色等)和颜色 (色调、饱和度、室内色彩分布、显色性能等)与房间形状结合,在房间 内所形成的生理和心理的环境。 
   评论:该定义综合考虑了光和颜色因素、生理和心理因素,但也 只考虑了建筑光环境,未考虑区域光环境。 
   5.灯光环境:灯光环境的内涵很广,通常指的是由光(照度水平 和分布)与颜色在环境空间建立同形状有关的生理和心理环境。它 是由灯光载体、光源、灯具的有机组合.通过适当的控制,而形成的光 照环境。  
   评论:该定义综合考虑了生理和心理因素,但仅考虑了人工灯 光环境,未考虑天然光环境,欠全面。
   6.建筑光环境:对建筑物来说,光环境是由光照射于其内外空 间所形成的环境,形成一个系统,包括室外光环境和室内光环境。  
   评论:该定义仅考虑了建筑光环境,未考虑区域光环境,有失全面。 
   7.建筑光环境:借助灯光视觉特性和建筑空间视觉元素的整 合,创造出以人为主体、光为媒介,主体与建筑与灯光在生理需要和 心理需要方面保持和谐,利于主体人生理和心理健康发展的建筑空 间,即建筑光环境。  
   评论:该定义综合考虑了生理和心理因素,但只考虑了人工灯 光环境,未考虑天然光环境,同时仍涉及建筑光环境,不够全面。 
   8.城市灯光环境:在城市或区域空间尺度上,以灯光景观建设 为主体,从城市环境的角度对城市夜晚灯光环境进行综合性整治、建 设与管理。灯光环境既包括物质因素,又包括非物质因素,如光污染 管制、交通管制、噪声管制、人流疏导等管理因素。  
   评论:该定义仅考虑了人工灯光环境,未考虑天然光环境,且主 要涉及管理角度。 
   9.环境照明:环境照明是指按规划或活动内容,在涉及城市环 境和景观的场所实施室外的景观性灯光和功能性(路灯)照明。  
   评论:此定义只考虑了人工光环境和区域光环境,未考虑天然 光环境和建筑光环境。
   10.夜景照明:泛指除体育场场地、建筑工地和道路照明等功能 性照明以外,所有室外公共活动空间或景物的夜间景观的照明,亦称 景观照明(landscapeli ghting)
   评论:此定义只考虑了人工光环境和区域光环境,未考虑天然 光环境和建筑光环境。 
   11.夜景灯光环境:夜景灯光环境是指下列各类照明灯光所形 成的照明环境:(1)功能照明:包括道路照明、广场照明等。(2)夜景 照明:包括建筑外墙照明、建筑物内光外透照明、市政公共设施纯装 饰照明、绿化照明、景观照明、节日灯饰、灯光造型、公益广告照明、招 牌照明、临街橱窗照明。( 3)商业照明:包括商业广告照明等。 
   评论:此定义只考虑了人工光环境和区域光环境,未考虑天然 光环境和建筑光环境。 
   综上所述,目前对于光环境尚无统一的概念定义,且多数定义不 够全面。一般而言,一个科学的命名应具备明确的内涵与外延,且具 有一定包容性和开放性。综合考虑到光源、空间尺度以及光度、色 度、视度和环境心理等因素之间的互动关系,笔者对光环境进行如下 定义: 
   光环境是天然光或人工光与环境中所有表面的光度、色度 和视度特性的、依靠光视觉特性和空间视觉元素系统整合而成 的综合空间效果,属于物理环境的一部分。按照光源不同,光环 境可以分为天然光环境和人工光环境;按照空间尺度不同,可以 分为宏观光环境和微观光环境。 

(三)光环境质量影响因子分析研究 

1.天然光环境和人工光环境 
   如上所述,光环境可以从光源角度分为天然和人工光环境,而研 究光环境质量的相关影响因子必然涉及这两个环境,因此有必要对此进一步阐释。 
   天然光环境又可划分为室外和室内天然光环境两部分。天然光 由太阳直射光、天空扩散光和地面反射光形成,一般用地平面照度、天空亮度和天然光的色度值来定量描述,而地平面照度主要取决于太阳高度角、天空亮度、地面反射程度和大气透明度。如果要取得比 较准确的天然光数据,需要对某国家或者地区的天然光环境进行连 续观测和统计分析。在生态城市建设过程中,光环境研究者需要探 索天然光的控制方法、光学材料、光学系统等,使天然光照明得以在 地下、水下等应用。 
   人工光环境亦可以划分为室内和室外人工光环境两部分。以人 工光源为主形成的室内光环境能够满足人们视觉、心理、艺术等方面 的要求,是城市建设(特别是夜晚室外照明)的重要组成部分。与天 然光相比,人工光更易于控制、比较稳定,而且一般不受时间、地点和 天气条件的限制,但也存在电光源利用率较低、过度人工照明产生负 面影响(如影响动植物生存环境、人类心理健康、光污染)等问题。有 必要探索新能源、节能器件等,以降低人工光污染,提高光环境质量。 
2.光环境质量影响因子评价指标体系 
   基于以上阐述,在综合相关研究的基础上,我们认为光环境质量 影响因子评价指标主要包括天然光环境质量、人工光环境质量和评 价者个体因素,可以表示如下: 
光环境质量=f(天然光环境质量,人工光环境质量,评价者个体) 
其中天然光环境质量影响因子评价指标主要包括:日影、采光 系数、地面照度和日照时数等,可以表示如下: 
天然光环境质量=f(日影,采光系数,地面照度,日照时数) 
而人工光环境影响因子评价指标主要包括人工光源照度,人工 光源照度分布,人工光源亮度,人工光源亮度分布,人工光源眩光干 扰控制程度,色温,显色性,色彩,安全性,光污染指数,照明功率密度 等。可以表示如下: 
人工光环境质量=f(人工光源照度,人工光源照度分布,人工光 源亮度,人工光源亮度分布,人工光源眩光干扰控制程度,色温,显色 性,色彩,安全性,光污染指数,照明功率密度) 
就光环境评价者个体而言,主要包括评价者性别因子、年龄因 子、性格特质、文化特质、教育背景因子等。可以表示如下:
评价者个体=f(性别,年龄,性格,文化特质,教育背景) 
总之,在评价光环境质量影响因素时,不仅要考虑亮度、色度、色温、色彩、照明功率等客观因素,还要考虑人工控制和干扰因素,以及 不同评价者的个体差异。换言之,既需要运用仪器采集客观数据,还 要运用质化研究方法,了解评价者差别对光环境安全和光污染评价 等的影响。 

(四)研究展望 

   以上阐述了光环境的概念及光环境质量相关影响因子,鉴于该 领域在城市生态文明建设中不可或缺,而相关理论、相关建设法规和 技术规范标准缺失,有必要在以下领域进一步研究:
   第一,光环境相关理论研究。在明确光环境概念和相关影响因 子的基础上,进一步从生态学、社会学、环境学、经济学、系统论等不 同角度进行理论探讨,为提升光环境质量奠定理论基础。
   第二,光污染评价和防治研究。目前城市各类光污染问题日益 严重,各类物种及相应生态系统受到负面影响。一方面应从病理学、 心理学等角度,研究光干扰案例,并提出“光污染”评价指标;另一方 面从生态保护角度,结合具体污染问题,提出防治策略,并尽早建立 相关量化标准和指南。
   第三,光环境质量实时监控研究。在信息化和大数据时代,借助 计算机、网络技术等可以对区域光环境质量进行实时监测和统计分 析。有必要开展此类应用研究。 
   第四,光环境质量评价模型研究。一方面结合评价者个体因素, 逐步建立完善针对不同特质人群的评价模型,为城市区域规划设计 提供参考,使区域空间规划更加人性化。另一方面完善光环境质量 评价体系,通过示范工程检验完善,并尝试逐步将其纳入各级环境监 测制度和规范。   
 
备注:
① 陈亢利、王琦、王葳:“光环境功能区域划分及管理初探”,《环境与可持续 发展》2006年第4期。 
②李建军、户媛:“‘城市夜规划’初探———‘广州城市夜景照明体系规划研 究’引发的思考”,《城市问题》2006年第6期。 
③冷瑞华:“广州夜景照明景观系统规划初探”,《规划师》2001年第1期。 
④王晓燕:“现代城市夜景观规划设计体系初探”,《城市规划》2000年第2 期。 
⑤陈宇、周武忠:“城市夜景观规划设计初探———以南京市为例”,《东南大 学学报(哲学社会科学版)》2005年第5期。 
⑥许东亮:“城市光环境意象的表达———三个城市的光环境规划理念”,《智 能建筑与城市信息》,2007年第2期。 
⑦张九红、黄庭:“高校校园灯光环境规划设计探析”,《科技咨询导报》2007 第25期。 
⑧王建华:“建筑光环境辨析与灯光功能论”,《华中建筑》2004年第4期。 
⑨赵海天、向东、袁磊:“城市灯光环境的科学界定与异化倾向”,《新建筑》 2005年第3期。

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