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《天津大学》 2007年
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城市照明中主要光污染的测量、实验与评价研究

刘鸣  
【摘要】: 城市夜景照明是城市环境中的重要组成部分,对塑造城市夜晚形象,提升生活服务环境起着良好的作用。但是并非所有的照明都会达到如此的效果,当城市照明对人、动植物以及环境产生不良影响时,就变了光污染。如同水污染,大气污染一样,光污染也不利于城市的可持续发展。近年来,研究与控制光污染已成为国际学术界特别关注的涉及全球环境的学术问题。 本课题采用实地测量法、实验室模拟法、数理统计法、神经网络预测法等研究方法,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。本文的主要创新性成果如下: 1.本课题在持续测量的基础上,对天津市区内典型天气、主要方位、不同时间、不同角度等条件下的夜天空亮度进行了物理测量,对相应的测量结果进行了对比与分析,首次建立了城市夜天空亮度分布模型,讨论了城市夜天空亮度的分布规律,并初步探讨了城市夜天空亮度的影响因子、监测方法与评价程序。 2.夜天空亮度分布呈现非线性、时变性等复杂的信息结构,本文首次应用BP神经网络研究了城市夜天空亮度的预测问题,以测试数据为训练样本集,基于MATLAB采用改进的BP算法对网络进行学习训练,运行结果与实测数据比较吻合,相对误差在4.0%以内。 3.首次将正交设计试验的方法运用到城市光污染的研究中,正交设计试验的方法可以明显减少试验次数,并可以定量地分析探照灯的设置因素对天空发亮的影响以及这种影响随因素水平的变化。 4.本文首次在实验室内,从环境心理学角度出发,模拟动态光环境下,背景亮度、距离/立体角和刺激速度三因素的组合和交叉变化对人的视觉感知的影响。并应用统计学方法定量化分析了背景属性、性别属性和时间属性对视觉感知因素影响的差异,以期为指导城市中动态光的优化设计以及为建立防治光干扰的标准和法规作积极的理论探讨。 5.本文初步提出了光污染评价程序和基本技术指标。即分别从城市夜景照明总体规划角度和光污染表现形式的角度总结了2种评价光污染的程序。提出了6个总体评价指标和7个检测技术指标。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU113.666

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