宋捷翹，王立雄，張明宇，王愛英，于 娟

(天津大學(xué)，天津大學(xué)建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

引言

目前《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T 163—2008中對于光環(huán)境分區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)CIE出版物No.150(2003)的第2.7.4節(jié)關(guān)于環(huán)境區(qū)域的定義和劃分確定的。但我國城市用地性質(zhì)混雜，居住建筑與商業(yè)、服務(wù)業(yè)混合布置，夜間道路功能照明，以及商業(yè)類的牌匾和廣告的亮度過高，導(dǎo)致我國居住建筑受室外光侵?jǐn)_影響較大。在這種情況下，僅按照CIE技術(shù)文件中規(guī)定的E1—E4分區(qū)，不能滿足中國城市用地布局的實(shí)際特點(diǎn)，針對性不強(qiáng)，在照明控制方面無法實(shí)施利用。

因此，本文在對中國城市夜景照明光環(huán)境分區(qū)研究的基礎(chǔ)上，對當(dāng)今中國光環(huán)境分區(qū)執(zhí)行中存在的問題進(jìn)行歸納分析，并深入探討分區(qū)中各評估指標(biāo)，以期完善中國城市夜景照明光環(huán)境分區(qū)的控制指標(biāo)要求，從規(guī)劃層面上對室外侵?jǐn)_光的防治予以限制和指導(dǎo)。

1 中國城市夜景光環(huán)境分區(qū)依據(jù)

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

由于我國城市夜景照明設(shè)計(jì)起步較晚，最近20年才開始發(fā)展起來，還沒有形成一套完整的體系。鑒于CIE的相關(guān)規(guī)定是通過大量調(diào)研，總結(jié)了世界各國的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的，具有較高的權(quán)威性，所以《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T 163—2008中關(guān)于城市夜景照明光環(huán)境分區(qū)的相關(guān)規(guī)定按等同采用(IDT)原則，使用了CIE出版物No.150(2003)關(guān)于照明環(huán)境劃分的相關(guān)內(nèi)容，以及光環(huán)境分區(qū)中垂直面照度、燈具發(fā)光強(qiáng)度、平均亮度這三個重要指標(biāo)的最大允許值[2]。

2 中國光環(huán)境分區(qū)執(zhí)行帶來的問題

近幾年，我國依據(jù)《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T 163—2008的要求，發(fā)展和完善城市夜景照明，逐步形成統(tǒng)一建立夜景規(guī)劃，科學(xué)設(shè)計(jì)的制度[3-4]。但在夜景規(guī)劃光環(huán)境分區(qū)執(zhí)行的過程中，遇到了如下問題。

2.1 用地混雜情況與光環(huán)境分區(qū)不能銜接

在中國，居住建筑和商業(yè)建筑混雜布置(如圖1所示)，主要是由中國的城市規(guī)劃模式?jīng)Q定的。城市商業(yè)區(qū)、公共設(shè)施服務(wù)等與居住區(qū)混雜布置，同時城市居住區(qū)配套設(shè)置的商業(yè)服務(wù)、文化、教育、醫(yī)療衛(wèi)生等公共設(shè)施，造成了居住建筑和商業(yè)等公共建筑毗鄰和混雜布置的現(xiàn)狀。

由于中國的這種規(guī)劃模式，中國城市夜景光環(huán)境分區(qū)如僅是按照E1—E4進(jìn)行劃分，不能很好地與中國城市用地布局相吻合，導(dǎo)致城市用地性質(zhì)與光環(huán)境分區(qū)不能銜接的問題。如高亮度環(huán)境區(qū)E4內(nèi)的城市中心區(qū)不僅有公共建筑、商業(yè)建筑，往往還有大量的居住建筑。商業(yè)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(chǎn)生矛盾，同時高亮度的商業(yè)建筑就會對周邊居住建筑產(chǎn)生光侵?jǐn)_。

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

2.2 新興技術(shù)和產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用加劇了光環(huán)境的復(fù)雜程度

近年中國的夜景照明環(huán)境變化巨大，LED被越來越廣泛的應(yīng)用于城市夜景照明設(shè)計(jì)當(dāng)中。雖豐富了城市夜景照明，如商業(yè)建筑的照明設(shè)計(jì)，開始廣泛應(yīng)用動態(tài)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(xié)調(diào)，夜景照明與環(huán)境不協(xié)調(diào)等問題，加劇了城市夜間光環(huán)境的復(fù)雜程度。此外，由于燈具的選擇不恰當(dāng)，缺乏對燈具的光效、節(jié)能問題的認(rèn)識，也造成了能源的浪費(fèi)和光污染的狀況[5]。

2.3 缺乏區(qū)域內(nèi)照明建設(shè)的限制性指標(biāo)

依據(jù)現(xiàn)有光環(huán)境分區(qū)，在同一光環(huán)境分區(qū)內(nèi)遵循相同的控制指標(biāo)，對于不同的建筑，均采用相同的亮度等級和建設(shè)的強(qiáng)度，出現(xiàn)了“在不該有光的地點(diǎn)有光”、“在不該有光的時間有光”等問題。如深夜居住區(qū)附近的商業(yè)街廣告燈光，過多的居住建筑立面照明裝飾等，就會成為侵?jǐn)_光，影響人們晚間休息，形成了大量的光侵?jǐn)_問題[6]。

按照單一功能劃分光環(huán)境分區(qū)這一方式，目前還不足以滿足中國的實(shí)際需求，導(dǎo)致在執(zhí)行過程中帶來了諸多困惑。

針對上述出現(xiàn)的問題，應(yīng)考慮綜合因素的共同作用，包括規(guī)劃控制、指標(biāo)規(guī)范控制、產(chǎn)品技術(shù)控制及管理方面的控制。其中規(guī)劃控制是首要的，起到統(tǒng)領(lǐng)全局的作用。夜景照明規(guī)劃中應(yīng)權(quán)衡與確定各種不同載體及其環(huán)境的控制指標(biāo)。且對于控制指標(biāo)，不應(yīng)僅采用單一功能劃分的方式進(jìn)行控制，應(yīng)對其載體、環(huán)境特征進(jìn)行細(xì)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(huán)境分區(qū)指標(biāo)的控制體系，避免城市夜間光環(huán)境分區(qū)混雜及大量光侵?jǐn)_現(xiàn)象的發(fā)生。

3 光環(huán)境分區(qū)控制的探索研究

3.1 光環(huán)境分區(qū)控制指標(biāo)

針對中國城市的實(shí)際情況，通過對照明規(guī)劃的研究和實(shí)踐，將CIE 150號文件中關(guān)于環(huán)境分區(qū)的指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，同時對其實(shí)現(xiàn)的可行性進(jìn)行分析。最終形成了使用分區(qū)指標(biāo)與技術(shù)指標(biāo)相疊加的方式對中國城市夜景光環(huán)境進(jìn)行多重控制。具體實(shí)施時，應(yīng)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(qū)中不同區(qū)域周邊邊界的處理情況、光侵?jǐn)_的限制要求等影響因素[7]，將夜景照明規(guī)劃的控制指標(biāo)分為以下四項(xiàng)。

亮度分區(qū)控制：參考國際照明委員會(CIE)推薦的環(huán)境亮度分級，結(jié)合城市總體規(guī)劃結(jié)構(gòu)、功能分區(qū)和用地性質(zhì)，一般分為4級亮度控制區(qū)：高環(huán)境亮度區(qū)、中等環(huán)境亮度區(qū)、低環(huán)境亮度區(qū)、黑暗區(qū)域。

地區(qū)開發(fā)強(qiáng)度：為了更好的落實(shí)夜景照明規(guī)劃的建設(shè)，針對城市夜景照明規(guī)劃提出了夜景照明開發(fā)強(qiáng)度。夜景照明開發(fā)強(qiáng)度指對規(guī)劃范圍內(nèi)，實(shí)施夜景照明建設(shè)數(shù)量規(guī)模的控制。開發(fā)強(qiáng)度是以照明密度的最高限值為指標(biāo)進(jìn)行控制的，一般分為五級，也可根據(jù)城市規(guī)模適當(dāng)調(diào)整分級。

光色分區(qū)控制：根據(jù)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(fēng)貌特點(diǎn)、地域文化特色等有關(guān)。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(jù)不同的功能分區(qū)、使用性質(zhì)以及建筑高度在光色上加以區(qū)別。

節(jié)能時態(tài)控制：首先以規(guī)范中的熄燈時段，作為節(jié)能時態(tài)控制的方法，一方面確保人們夜間休息不受光侵?jǐn)_，另一方面也可以節(jié)約能源。此外設(shè)置平日、節(jié)假日、重大節(jié)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(jié)約能源，三是為了限制光侵?jǐn)_。

上述四指標(biāo)以亮度分區(qū)控制作為基礎(chǔ)，疊加地區(qū)開發(fā)強(qiáng)度指標(biāo)、光色分區(qū)控制指標(biāo)和節(jié)能時態(tài)控制指標(biāo)，并根據(jù)各分區(qū)不同的城市功能定位、建筑屬性、環(huán)境屬性加以具體指標(biāo)的調(diào)整和確定，以實(shí)現(xiàn)對城市夜景照明規(guī)劃的多指標(biāo)復(fù)合控制。

3.2 典型城市夜景照明規(guī)劃

以武漢城市夜景照明規(guī)劃為例，闡述運(yùn)用多指標(biāo)復(fù)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(qū)的形態(tài)。夜景照明規(guī)劃范圍為武漢市主城區(qū)行政區(qū)域，面積為678平方公里。主城區(qū)規(guī)劃結(jié)構(gòu)為中央活動區(qū)和15個城市綜合組團(tuán)(見圖2)。中央活動區(qū)是武漢的城市主中心，集聚城市重要的公共服務(wù)職能和大型的公共服務(wù)設(shè)施；綜合組團(tuán)以居住、生活服務(wù)和都市工業(yè)為主導(dǎo)，是職居相對平衡的城市單元。

圖2 武漢市主城區(qū)規(guī)劃結(jié)構(gòu)Fig.2 Planning structure of urban zone in Wuhan

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

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

通過對武漢市的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)研，超過1/3的市民認(rèn)為目前武漢市夜景照明室外侵?jǐn)_光會影響到居住建筑室內(nèi)休息(見圖4)，在建設(shè)中應(yīng)予以重視。此外武漢市夜景照明現(xiàn)狀缺乏指標(biāo)控制，存在夜景的光色、亮度及區(qū)域協(xié)調(diào)等問題。為了改善武漢市夜景照明現(xiàn)狀中的問題，武漢市主城區(qū)行政區(qū)域夜景照明規(guī)劃結(jié)合亮度分區(qū)要求，加入地區(qū)開發(fā)強(qiáng)度控制、光色分區(qū)控制、節(jié)能時態(tài)控制等因素綜合考慮制定分區(qū)及相應(yīng)控制指標(biāo)。

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

1)亮度分區(qū)控制(如圖5所示)：

高環(huán)境亮度區(qū)(15～20cd/m2)：具體指濱江活動區(qū)；中央活動區(qū)內(nèi)的其他片區(qū)中的商業(yè)區(qū)、公共服務(wù)區(qū)和綜合組團(tuán)中心的商業(yè)區(qū)。

中等環(huán)境亮度區(qū)(10～15cd/m2)：主要體現(xiàn)在高環(huán)境亮度區(qū)的周圍，具體指濱江活動區(qū)內(nèi)的城市綠地、開放空間、倉儲用地等；中央活動區(qū)內(nèi)其他片區(qū)中的居住區(qū)、公共服務(wù)區(qū)；綜合組團(tuán)中心區(qū)及周圍的居住區(qū)、公共服務(wù)區(qū)和長江核心段和漢江核心段的江灘。

低環(huán)境亮度的區(qū)域(5～10cd/m2)：具體指中央活動區(qū)內(nèi)其他片區(qū)中的城市綠地、開放空間。綜合組團(tuán)中心區(qū)外的城市綠地、開放空間、工業(yè)區(qū)、居住區(qū)；生態(tài)區(qū)周邊的城市建設(shè)區(qū)和生態(tài)區(qū)中的重要景點(diǎn)。

黑暗區(qū)域(0～5cd/m2)：主要為武漢生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，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(fā)強(qiáng)度控制：據(jù)武漢城市總體規(guī)劃的城市功能分區(qū)要求，將武漢市主城區(qū)分為五級夜景照明開發(fā)強(qiáng)度。具體如表1所示：

3)光色分區(qū)控制：如圖6所示，根據(jù)武漢市城市風(fēng)貌特點(diǎn)、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(jù)不同的功能分區(qū)、使用性質(zhì)以及建筑高度在光色上加以區(qū)別。

圖5 亮度分區(qū)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(fā)強(qiáng)度控制一級開發(fā)強(qiáng)度80%濱江活動區(qū)內(nèi)的商業(yè)區(qū);中央活動區(qū)內(nèi)主要景觀軸線和景觀帶兩側(cè)的商業(yè)、公共服務(wù)區(qū)、高層居住區(qū);城市夜景中心區(qū)內(nèi)的商業(yè)、公共服務(wù)區(qū);綜合組團(tuán)中心的商業(yè)區(qū)二級開發(fā)強(qiáng)度70%濱江活動區(qū)內(nèi)的歷史街區(qū),主要道路兩側(cè)的居住區(qū);沿長江核心段的居住區(qū);中央活動區(qū)內(nèi)主要景觀軸線與景觀帶交口處的居住區(qū);中央活動區(qū)外主要景觀軸線兩側(cè)的公共服務(wù)區(qū);城市夜景中心區(qū)內(nèi)商業(yè)區(qū)周邊的居住區(qū)三級開發(fā)強(qiáng)度50%濱江活動區(qū)內(nèi)次干道兩側(cè)的居住區(qū);沿江核心段的江灘;中央活動區(qū)內(nèi)自然景觀周邊的居住區(qū),次干道兩側(cè)的居住區(qū);夜景景觀帶與城市主干道交口處的居住區(qū)、公共服務(wù)區(qū);城市夜景中心周邊的居住區(qū)、公共服務(wù)區(qū);綜合組團(tuán)內(nèi)主干道兩側(cè)的公共服務(wù)區(qū)四級開發(fā)強(qiáng)度20%中央活動區(qū)內(nèi)的城市綠地、工業(yè)區(qū);綜合組團(tuán)內(nèi)主干道兩側(cè)的居住區(qū)五級開發(fā)強(qiáng)度10%生態(tài)保護(hù)區(qū),綜合組團(tuán)內(nèi)的城市綠地和次干道兩側(cè)的居住區(qū)

4)節(jié)能時態(tài)控制：根據(jù)建筑類型及在城市區(qū)域內(nèi)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(xiàn)建筑特色為主，如圖7，平日只表現(xiàn)建筑體量，節(jié)日時增加體現(xiàn)建筑細(xì)節(jié)的投光燈，并且亮度高于平日；體育建筑多為地標(biāo)建筑，節(jié)日時可采用彩光、動態(tài)照明來渲染節(jié)日氛圍；歷史保護(hù)建筑以暖白色光為主，禁用彩色光，節(jié)日時增加刻畫細(xì)節(jié)的投光照明和裝飾照明；商業(yè)建筑節(jié)日時可增加動態(tài)照明烘托節(jié)日氛圍。

圖6 光色分區(qū)控制Fig.6 The control of light color partition

圖7 節(jié)能時態(tài)控制Fig.7 The control of time and state of energy conservation

3.3 小結(jié)

武漢市城市夜景照明規(guī)劃采用了多指標(biāo)復(fù)合控制，建立合理的光環(huán)境控制指標(biāo)。以達(dá)到從夜景照明規(guī)劃層面上防治侵?jǐn)_光、節(jié)約能源，資源環(huán)境和城市建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

通過對武漢實(shí)例的分析，針對中國城市功能區(qū)布局的實(shí)際情況，光環(huán)境分區(qū)應(yīng)結(jié)合采用以上四項(xiàng)指標(biāo)的協(xié)調(diào)控制，并結(jié)合區(qū)域功能特征以及載體類型進(jìn)行細(xì)致劃分。在采用多指標(biāo)復(fù)合控制的時候，當(dāng)各指標(biāo)間能夠相互吻合，則應(yīng)當(dāng)按照這種控制方式予以落實(shí)，當(dāng)各指標(biāo)間不能吻合，則應(yīng)當(dāng)遵循協(xié)調(diào)處理的原則，根據(jù)具體問題具體分析，通過調(diào)整或降低相應(yīng)區(qū)域和地段的亮度級別來協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語

采用多指標(biāo)復(fù)合控制的城市夜景分區(qū)，是從宏觀層面上防治侵?jǐn)_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(shí)現(xiàn)過程中，通過確定合理的亮度分區(qū)控制、地區(qū)開發(fā)強(qiáng)度、光色分區(qū)控制、節(jié)能時態(tài)控制等，再充分運(yùn)用各種設(shè)計(jì)手法和設(shè)備技術(shù)，以達(dá)到建立一個完善的防控體系，達(dá)到從源頭控制光侵?jǐn)_的目的。

該復(fù)合指標(biāo)的控制手段，在應(yīng)用過程中還會面臨很多問題。如何協(xié)調(diào)好各分區(qū)指標(biāo)的相互疊加，各分區(qū)間的銜接，以及后續(xù)分區(qū)各指標(biāo)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(shè)計(jì)規(guī)范：JGJ /T163—2008[S]． 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2009．

[3] 郝洛西．城市夜景照明規(guī)劃要素[J]．城市環(huán)境設(shè)計(jì)，2004 ( 3) : 64-69．

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

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

[6] 于娟，曹陽，金紋青，等．天津市居住建筑光侵?jǐn)_現(xiàn)象的主觀調(diào)查及評價研究[J]． 照明工程學(xué)報(bào)，2014，25(4): 71-77．

[7] 姚鑫．城市景觀照明總體規(guī)劃的調(diào)查、研究過程與方法探索[D]． 天津: 天津大學(xué)，2007．

[8] 武漢市主城區(qū)夜景照明規(guī)劃(2013—2020).