光污染计算软件OLIVIA仿真评估

姚娃丽 冯严宵 林琦

（广州市光机电技术研究院）

光污染计算软件OLIVIA仿真评估

姚娃丽 冯严宵 林琦

（广州市光机电技术研究院）

介绍一种室外光污染的计算、仿真评估方法，并用照度计测量光污染源对实验对象产生的影响，与软件计算的结果进行对比分析，验证OLIVIA软件的可靠性。

光污染；照度；OLIVIA

0 引言

近年来随着LED照明和城市建设的快速发展，光污染问题日益严重，特别是城市夜景照明、户外广告、夜间施工照明及幕墙玻璃等，影响人们的正常生活。过度使用照明系统产生诸多问题，例如人类健康受损，生态平衡遭到破坏[1]。

国际天文界于20世纪30年代提出光污染问题，现在一般认为，光污染是影响自然环境，给人类生活、工作、休息和娱乐带来不利影响，损害人们观察物体的能力，引起人体不舒适和损害人体健康的各种光。波长10 nm ～1 mm的光辐射，在不同条件下都可能成为光污染源[2]。

目前，我国主要通过《道路照明设计标准》（CJJ45-2006）、《室外作业场地照明设计标准》（GB50582-2010）等标准和技术规范对城市室外光辐射环境进行管理，并没有强制性的定量化光污染标准和相应的立法，以致很多光污染纠纷无法得到妥善解决。因此，如何在城市进程化建设过程中保护人们的身心健康，已成为政府部门高度重视的问题，有效防治光污染也成为当今的一个新课题[3]。

为了更好地计算及评价光污染，美国斯坦福大学开发了光污染计算软件OLIVIA。由于国外的经济发展状况及光污染环境与中国不同，因此对该软件的可靠性进行评价非常重要[4]。

本文以LED路灯为光污染源，采用OLIVIA软件计算，将计算结果与实测结果对比，验证软件的可靠性。

1 光污染计算软件OLIVIA

光污染计算软件OLIVIA是为灯具制造厂设计的一款室外光污染计算软件，使用该软件能够模拟各种光源，并计算出此类光源的污染状况。它根据灯具配光曲线（IES文件）计算照度和光强，为光污染的评价提供方便。

OLIVIA计算光污染的流程（见图1）：灯具参数导入→设置灯具参数→设置计算平面→计算→输出计算结果。

图1 光污染计算流程

2 现场测试方法

在某大院A4栋4楼窗户上安装2个LED灯具，灯具仰角为90°，视为光污染源，2个灯具的配光分布曲线如图2所示。以A2栋窗户为计算平面，在A2栋1～4楼每个窗户中间使用YF 2006照度计测试照度，两栋楼之间距离为14 m。现场实测数据如表1所示，点7与点8之间为光源照射中心。

图2 灯具配光分区曲线

表1 光污染照度实测数据 （单位：lx）

3 计算

LED路灯的各项参数由GO-2000分布式光度计测得，通过转换将测试数据IES文件导入OLIVIA软件作为灯具资料。结合现场取点方法，在OLIVIA软件中设置2灯具坐标点均为（0，0，14），灯具旋转角度为（270，0，0），计算平面为Z=0平面。因为实测点的间隔非等距无规律，而OLIVIA软件的被测平面取点是等间隔分布，因此列出每个被测点的坐标点，采取每个平面取一点的方法进行设置。OLIVIA软件自动计算并显示该平面上被测点的光污染结果，计算数据如表2所示。

表2 光污染软件OLIVIA计算数据 （单位：lx）

4 结果分析及结论

对比实测数据和OLIVIA计算数据，两者存在一定的偏差，1楼～4楼的平均照度偏差绝对值分别是4.11 lx、2.43 lx、8.55 lx、14.06 lx，但是数据变化趋势具有一致性。实测数据照度值分布图如图3所示，OLIVIA计算数据照度值分布图如图4所示。与灯具高度对应的楼层的照度最高，受到的光侵害最大，随着楼层高度的递减，照度也明显下降，且数据在灯具两侧呈现对称分布，离灯具越远，照度越低，具有一定的规律性。

OLIVIA实测数据与软件计算数据存在偏差的原因主要有：在垂直方向，两栋楼的实际水平面及各自楼层高度不一致，导致楼层窗户之间不对应；在水平方向，实测点与光源的距离测量存在一定误差，2个方向导致OLIVIA软件中设置的取点坐标与实测点坐标存在偏差；照度计本身的误差。综上所述，OLIVIA光污染计算软件是可靠的，可以对光污染的照度进行自动计算，省去现场实操的复杂性。

图3 实测数据照度值分布图

图4 OLIVIA计算数据照度值分布图

目前，光污染问题得到人们及政府部门的高度重视，制定光污染相关标准，规范光辐射环境管理迫在眉睫。标准的制订首先需要对夜间光环境进行科学检测，传统的现场测试方法耗费人力物力，且手持仪器无法保持测量位置和测量角度的一致，造成检测不精确。本文通过实验验证OLIVIA软件的可靠性，为光污染的计算及评价提供方便[5]。

[1] 孙礼腾.LED灯具眩光特性的研究与评价[D].杭州:浙江大学,2012:1-2.

[2] 张式军.光污染—一种新型的环境污染[J].城市问题,2004 (6):31-34,42.

[3] 林晓星.建筑物外立面泛光照明光污染防治[D].厦门:华侨大学, 2014:60.

[4] 苏晓明.居住区光污染综合评价研究[D].天津:天津大学, 2011:171.

[5] 党睿,魏智慧.城市居住区夜间光环境及光污染检测[J].城市环境与城市生态,2013,26(3):43-46.

Light Pollution Calculation Software OLIVIA’s Emulation and Evaluation

Yao Wali Feng Yanxiao Lin qi

(Guangzhou Research Institute of O-M-E Technology)

Introduce one kind of methods for calculating and accessing outdoor lighting pollution, then use illuminometer testing impact of light pollution. Comparing with software calculations and field tests to verify the reliability of OLIVIA.

Light Pollution; Illuminance; OLIVIA

姚娃丽，女，1986年生，助理工程师，研究方向：光学工程（LED方向）。E-mail: warryyao@163.com