基于侵擾光防治的城市夜景分區控制指標的探討

宋捷翹，王立雄，張明宇，王愛英，于 娟

(天津大學，天津大學建筑物理環境與生態技術重點實驗室，天津 300072)

引言

目前《城市夜景照明設計規范》JGJ/T 163—2008中對于光環境分區的標準是依據CIE出版物No.150(2003)的第2.7.4節關于環境區域的定義和劃分確定的。但我國城市用地性質混雜，居住建筑與商業、服務業混合布置，夜間道路功能照明，以及商業類的牌匾和廣告的亮度過高，導致我國居住建筑受室外光侵擾影響較大。在這種情況下，僅按照CIE技術文件中規定的E1—E4分區，不能滿足中國城市用地布局的實際特點，針對性不強，在照明控制方面無法實施利用。

因此，本文在對中國城市夜景照明光環境分區研究的基礎上，對當今中國光環境分區執行中存在的問題進行歸納分析，并深入探討分區中各評估指標，以期完善中國城市夜景照明光環境分區的控制指標要求，從規劃層面上對室外侵擾光的防治予以限制和指導。

1 中國城市夜景光環境分區依據

近年來，國際照明委員會(CIE)、國際暗天空協會(IDA)、北美照明工程協會(IESNA)等組織開始研究夜晚天空、城市商業區、城市居住區等不同區域，不同等級的道路以及各類建筑內部等，最終成果匯總形成了CIE出版物No.150(2003)[1]，將照明環境分為四個區域及兩種時段：四個區域分別為：E1天然黑夜，如自然公園、保護區；E2低區域亮度，如工業或居住性的鄉村；E3中區域亮度，如工業或居住性的郊區；E4高區域亮度，如城市中心、商業區。兩種時段分別為熄燈時段前和熄燈時段。并規定了各個分區內居住建筑垂直面照度、燈具發光強度、平均亮度的最大允許值。

由于我國城市夜景照明設計起步較晚，最近20年才開始發展起來，還沒有形成一套完整的體系。鑒于CIE的相關規定是通過大量調研，總結了世界各國的實踐經驗的基礎上提出的，具有較高的權威性，所以《城市夜景照明設計規范》JGJ/T 163—2008中關于城市夜景照明光環境分區的相關規定按等同采用(IDT)原則，使用了CIE出版物No.150(2003)關于照明環境劃分的相關內容，以及光環境分區中垂直面照度、燈具發光強度、平均亮度這三個重要指標的最大允許值[2]。

2 中國光環境分區執行帶來的問題

近幾年，我國依據《城市夜景照明設計規范》JGJ/T 163—2008的要求，發展和完善城市夜景照明，逐步形成統一建立夜景規劃，科學設計的制度[3-4]。但在夜景規劃光環境分區執行的過程中，遇到了如下問題。

2.1 用地混雜情況與光環境分區不能銜接

在中國，居住建筑和商業建筑混雜布置(如圖1所示)，主要是由中國的城市規劃模式決定的。城市商業區、公共設施服務等與居住區混雜布置，同時城市居住區配套設置的商業服務、文化、教育、醫療衛生等公共設施，造成了居住建筑和商業等公共建筑毗鄰和混雜布置的現狀。

由于中國的這種規劃模式，中國城市夜景光環境分區如僅是按照E1—E4進行劃分，不能很好地與中國城市用地布局相吻合，導致城市用地性質與光環境分區不能銜接的問題。如高亮度環境區E4內的城市中心區不僅有公共建筑、商業建筑，往往還有大量的居住建筑。商業建筑的亮度需求一般較高，而居住則剛好相反，兩者之間就會產生矛盾，同時高亮度的商業建筑就會對周邊居住建筑產生光侵擾。

圖1 居住建筑和商業建筑混雜布置Fig.1 The miscellaneous arrangement of residential buildings and commercial buildings

2.2 新興技術和產品的廣泛應用加劇了光環境的復雜程度

近年中國的夜景照明環境變化巨大，LED被越來越廣泛的應用于城市夜景照明設計當中。雖豐富了城市夜景照明，如商業建筑的照明設計，開始廣泛應用動態照明、彩色照明等方式吸引購物者；但也造成了光線過亮，照明方式雜亂，光色的濫用，顏色對比不協調，夜景照明與環境不協調等問題，加劇了城市夜間光環境的復雜程度。此外，由于燈具的選擇不恰當，缺乏對燈具的光效、節能問題的認識，也造成了能源的浪費和光污染的狀況[5]。

2.3 缺乏區域內照明建設的限制性指標

依據現有光環境分區，在同一光環境分區內遵循相同的控制指標，對于不同的建筑，均采用相同的亮度等級和建設的強度，出現了“在不該有光的地點有光”、“在不該有光的時間有光”等問題。如深夜居住區附近的商業街廣告燈光，過多的居住建筑立面照明裝飾等，就會成為侵擾光，影響人們晚間休息，形成了大量的光侵擾問題[6]。

按照單一功能劃分光環境分區這一方式，目前還不足以滿足中國的實際需求，導致在執行過程中帶來了諸多困惑。

針對上述出現的問題，應考慮綜合因素的共同作用，包括規劃控制、指標規范控制、產品技術控制及管理方面的控制。其中規劃控制是首要的，起到統領全局的作用。夜景照明規劃中應權衡與確定各種不同載體及其環境的控制指標。且對于控制指標，不應僅采用單一功能劃分的方式進行控制，應對其載體、環境特征進行細化，采用分類控制的方式。從而建立一個完善的城市夜景照明光環境分區指標的控制體系，避免城市夜間光環境分區混雜及大量光侵擾現象的發生。

3 光環境分區控制的探索研究

3.1 光環境分區控制指標

針對中國城市的實際情況，通過對照明規劃的研究和實踐，將CIE 150號文件中關于環境分區的指標進行細化，同時對其實現的可行性進行分析。最終形成了使用分區指標與技術指標相疊加的方式對中國城市夜景光環境進行多重控制。具體實施時，應考慮夜景照明亮度在時間和空間上的分布，照明載體的類型，分區中不同區域周邊邊界的處理情況、光侵擾的限制要求等影響因素[7]，將夜景照明規劃的控制指標分為以下四項。

亮度分區控制：參考國際照明委員會(CIE)推薦的環境亮度分級，結合城市總體規劃結構、功能分區和用地性質，一般分為4級亮度控制區：高環境亮度區、中等環境亮度區、低環境亮度區、黑暗區域。

地區開發強度：為了更好的落實夜景照明規劃的建設，針對城市夜景照明規劃提出了夜景照明開發強度。夜景照明開發強度指對規劃范圍內，實施夜景照明建設數量規模的控制。開發強度是以照明密度的最高限值為指標進行控制的，一般分為五級，也可根據城市規模適當調整分級。

光色分區控制：根據城市日間色彩的差異，不同城市的夜景主光色也會有差異。光色的選擇還與城市的風貌特點、地域文化特色等有關。中國城市夜景主光色主要分為暖黃色，暖白色，中性白和冷白色四種。確定城市主光色后，再根據不同的功能分區、使用性質以及建筑高度在光色上加以區別。

節能時態控制：首先以規范中的熄燈時段，作為節能時態控制的方法，一方面確保人們夜間休息不受光侵擾，另一方面也可以節約能源。此外設置平日、節假日、重大節日等不同的開燈控制模式，一是為了營造不同氛圍下的景觀效果，二是為了節約能源，三是為了限制光侵擾。

上述四指標以亮度分區控制作為基礎，疊加地區開發強度指標、光色分區控制指標和節能時態控制指標，并根據各分區不同的城市功能定位、建筑屬性、環境屬性加以具體指標的調整和確定，以實現對城市夜景照明規劃的多指標復合控制。

3.2 典型城市夜景照明規劃

以武漢城市夜景照明規劃為例，闡述運用多指標復合控制這一手段。

武漢市位于湖北省東部、長江與漢水交匯處，整體城市格局呈兩江、三個城市片區的形態。夜景照明規劃范圍為武漢市主城區行政區域，面積為678平方公里。主城區規劃結構為中央活動區和15個城市綜合組團(見圖2)。中央活動區是武漢的城市主中心，集聚城市重要的公共服務職能和大型的公共服務設施；綜合組團以居住、生活服務和都市工業為主導，是職居相對平衡的城市單元。

圖2 武漢市主城區規劃結構Fig.2 Planning structure of urban zone in Wuhan

夜景照明規劃服從城市總體規劃，提出“一核兩江三軸四心十一帶，以及若干景觀節點”所形成的點、線、面相結合的城市夜景照明主體架構(見圖3)。

圖3 夜景照明規劃主體架構[8]Fig.3 The main structure of nightscape lighting

通過對武漢市的實際需求進行調研，超過1/3的市民認為目前武漢市夜景照明室外侵擾光會影響到居住建筑室內休息(見圖4)，在建設中應予以重視。此外武漢市夜景照明現狀缺乏指標控制，存在夜景的光色、亮度及區域協調等問題。為了改善武漢市夜景照明現狀中的問題，武漢市主城區行政區域夜景照明規劃結合亮度分區要求，加入地區開發強度控制、光色分區控制、節能時態控制等因素綜合考慮制定分區及相應控制指標。

圖4 武漢市夜景照明現狀問題Fig.4 The problems of Wuhan’s nightscape lighting

1)亮度分區控制(如圖5所示)：

高環境亮度區(15～20cd/m2)：具體指濱江活動區；中央活動區內的其他片區中的商業區、公共服務區和綜合組團中心的商業區。

中等環境亮度區(10～15cd/m2)：主要體現在高環境亮度區的周圍，具體指濱江活動區內的城市綠地、開放空間、倉儲用地等；中央活動區內其他片區中的居住區、公共服務區；綜合組團中心區及周圍的居住區、公共服務區和長江核心段和漢江核心段的江灘。

低環境亮度的區域(5～10cd/m2)：具體指中央活動區內其他片區中的城市綠地、開放空間。綜合組團中心區外的城市綠地、開放空間、工業區、居住區；生態區周邊的城市建設區和生態區中的重要景點。

黑暗區域(0～5cd/m2)：主要為武漢生態環境保護區，具體指東湖、沙湖、南湖、墨水湖、南太子湖、龍陽胡、三角湖等。

2)開發強度控制：據武漢城市總體規劃的城市功能分區要求，將武漢市主城區分為五級夜景照明開發強度。具體如表1所示：

3)光色分區控制：如圖6所示，根據武漢市城市風貌特點、建筑功能及形式、地域文化特色，確定城市夜景的主體光色為暖白色，整體光色由橙黃色、暖黃色、暖白色、中性白和冷白色，根據不同的功能分區、使用性質以及建筑高度在光色上加以區別。

圖5 亮度分區控制Fig.5 The control of luminance partition

類型照明密度(最高限值)具體類別開發強度控制一級開發強度80%濱江活動區內的商業區;中央活動區內主要景觀軸線和景觀帶兩側的商業、公共服務區、高層居住區;城市夜景中心區內的商業、公共服務區;綜合組團中心的商業區二級開發強度70%濱江活動區內的歷史街區,主要道路兩側的居住區;沿長江核心段的居住區;中央活動區內主要景觀軸線與景觀帶交口處的居住區;中央活動區外主要景觀軸線兩側的公共服務區;城市夜景中心區內商業區周邊的居住區三級開發強度50%濱江活動區內次干道兩側的居住區;沿江核心段的江灘;中央活動區內自然景觀周邊的居住區,次干道兩側的居住區;夜景景觀帶與城市主干道交口處的居住區、公共服務區;城市夜景中心周邊的居住區、公共服務區;綜合組團內主干道兩側的公共服務區四級開發強度20%中央活動區內的城市綠地、工業區;綜合組團內主干道兩側的居住區五級開發強度10%生態保護區,綜合組團內的城市綠地和次干道兩側的居住區

4)節能時態控制：根據建筑類型及在城市區域內的重要程度，提出不同的控制要求。其中，文化建筑以及行政辦公建筑以體現建筑特色為主，如圖7，平日只表現建筑體量，節日時增加體現建筑細節的投光燈，并且亮度高于平日；體育建筑多為地標建筑，節日時可采用彩光、動態照明來渲染節日氛圍；歷史保護建筑以暖白色光為主，禁用彩色光，節日時增加刻畫細節的投光照明和裝飾照明；商業建筑節日時可增加動態照明烘托節日氛圍。

圖6 光色分區控制Fig.6 The control of light color partition

圖7 節能時態控制Fig.7 The control of time and state of energy conservation

3.3 小結

武漢市城市夜景照明規劃采用了多指標復合控制，建立合理的光環境控制指標。以達到從夜景照明規劃層面上防治侵擾光、節約能源，資源環境和城市建設的協調發展的目的。

通過對武漢實例的分析，針對中國城市功能區布局的實際情況，光環境分區應結合采用以上四項指標的協調控制，并結合區域功能特征以及載體類型進行細致劃分。在采用多指標復合控制的時候，當各指標間能夠相互吻合，則應當按照這種控制方式予以落實，當各指標間不能吻合，則應當遵循協調處理的原則，根據具體問題具體分析，通過調整或降低相應區域和地段的亮度級別來協調。

4 結語

采用多指標復合控制的城市夜景分區，是從宏觀層面上防治侵擾光的重要手段，以防治不合理的夜景照明帶來的光污染。在具體案例的實現過程中，通過確定合理的亮度分區控制、地區開發強度、光色分區控制、節能時態控制等，再充分運用各種設計手法和設備技術，以達到建立一個完善的防控體系，達到從源頭控制光侵擾的目的。

該復合指標的控制手段，在應用過程中還會面臨很多問題。如何協調好各分區指標的相互疊加，各分區間的銜接，以及后續分區各指標間的相互疊加，是下一步研究工作亟需解決的問題。

[1] CIE． Guide on the Limitation of the Effects of Obtrusive Light from Outdoor Lighting Installations：CIE 150—2003[S]． Vienna: CIE Central Bureau，2003．

[2] 城市夜景照明設計規范：JGJ /T163—2008[S]． 北京: 中國建筑工業出版社，2009．

[3] 郝洛西．城市夜景照明規劃要素[J]．城市環境設計，2004 ( 3) : 64-69．

[4] 馬劍，張海濱，高輝，等．城市景觀照明規劃控制理論研究[J]． 照明工程學報，2013，24(6): 20-24．

[5] 何秉云．光污染的產生、影響和治理[J]．照明工程學報，2013，24(增刊): 66-71．

[6] 于娟，曹陽，金紋青，等．天津市居住建筑光侵擾現象的主觀調查及評價研究[J]． 照明工程學報，2014，25(4): 71-77．

[7] 姚鑫．城市景觀照明總體規劃的調查、研究過程與方法探索[D]． 天津: 天津大學，2007．

[8] 武漢市主城區夜景照明規劃(2013—2020).