頤和園古典園林夜景照明亮度及亮度比研究評估*

馬劍 劉博 孫立曄

(天津大學建筑學院，天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術重點實驗室，天津 300072)

1 前言

中國古典皇家園林，作為集文物、生態(tài)環(huán)境于一體的大型建筑群落，其夜間景觀照明應與園林豐富的文化、悠久的歷史和自然景觀資源相協調，并對夜間意境進行表達，照明環(huán)境應具有低亮度、弱對比的特點，夜間整體環(huán)境的亮度應與白天自然銜接，宜接近中間視覺 (0.001～3 cd/m2)范圍內。現階段，中國古典園林夜景照明缺乏此類夜間效果的評價研究，照明設計及施工過程中需要明確的控制建議及量化指標進行指導。

本文以表征視覺特性的常用照明指標——亮度及亮度比為研究對象，對頤和園古典園林中間視覺下夜景觀進行了量化實驗研究;并以研究成果為基礎，對頤和園夜景照明工程進行了前期指導及后期測試，從視覺效果、意境塑造、表現力等方面進行評價并提出建議。

2 中間視覺下頤和園低亮度弱對比夜景觀研究

2.1 研究簡介

本研究綜合運用現場調查、實驗觀測、場景模擬、主觀評價等互補性研究方法，以實驗室場景模擬、問卷調查為主要手段，對中間視覺環(huán)境下低亮度弱對比景觀照明進行定量化分析研究，建立此類照明環(huán)境中視覺心理感受和亮度、亮度比之間的量化關系。［1］主要評價實驗流程如圖1所示:

圖1 場景評價實驗方案

1.模擬場景設計:場景模擬以圖片的形式在實驗室環(huán)境下進行大屏幕投影顯示。模擬場景分為主景、環(huán)境、天空等不同層次，在中間視覺亮度范圍內，對每個層次附以不同亮度，進行組合，得到系列場景模擬，如圖2所示，佛香閣古建序列為主景層，堤岸及山體為環(huán)境層次。

2.主觀評價過程:參加主觀評價的觀察者按照規(guī)范的評價實驗步驟對模擬場景進行觀察、填寫問卷。問卷包括一系列按照嚴密邏輯結構組成的問題，使用描述研究對象視覺環(huán)境的形容詞對，以數字進行量化的提問，如“明亮 －2－1 0+1+2昏暗”。(形容詞對見表1)

圖2 不同亮度比模擬場景示意

圖3 場景評價統計曲線示例

3.因子提取分析:通過大量主觀評價問卷調查，將調查結果統計，以量化曲線的形式進行分析(圖3)。從問卷形容詞對中提取“視覺感知因子”、“意境環(huán)境因子”、 “表現力因子”三個因子 (表1)，來解釋各變量中所含有的原始信息。其中“視覺感知因子”主要涉及到辨認感知和由此產生的緊張感、安全感、層次感等心理感受; “意境環(huán)境因子”主要受環(huán)境中包含的文化、歷史等因素影響，注重的是對環(huán)境意境的一種體驗; “表現力因子”是對場景環(huán)境表現力的一種評價。

表1 問卷因子分析

2.2 研究成果

通過評價實驗研究及量化的曲線分析，將三個因子和物理刺激指標亮度、亮度比進行關聯，得到量化關系，表2為不同感知評價因子下最佳的亮度及亮度比范圍。

本研究提出了中間視覺下低亮度、弱對比夜景照明的量化評價方法，得出了一定的參數指標成果，并為頤和園夜景照明工程的方案設計及施工提供了參考和借鑒。

表2

3 頤和園夜景照明工程評價及測量

3.1 佛香閣景區(qū)亮度及亮度比評估及測量

頤和園夜景照明一期工程與2008年7月份施工完成，主要照明對象為佛香閣及其周邊建筑、長廊、昆明湖北岸護欄等古建構筑物。佛香閣古建序列采用了金鹵燈遠投光照明方式進行，長廊及昆明湖照明燈具選用特制LED光源燈具，其燈光設計及燈具選擇中充分借鑒并實踐了中間視覺下低亮度弱對比照明研究的量值指標。

圖4 頤和園夜景照明現場

圖5 佛香閣古建序列亮度測點

為了檢驗照明工程對古典園林夜間自然、傳統意境的塑造效果，對頤和園佛香閣中軸線及昆明湖北岸夜景照明進行了現場專家評價分析;對佛香閣古建序列的夜間亮度進行了亮度測量，測量儀器選用Topcon BM-7彩色亮度計。測點分布如圖5所示。萬壽山佛香閣是頤和園皇家園林景觀的最亮點，其建筑與自然的巧妙結合、高低有序的古建景觀特征也是夜景塑造的重點。根據佛香閣古建的高低層次關系及萬壽山山體的景觀特征，其夜景觀主要觀景對象應為佛香閣及基座;萬壽山為環(huán)境景觀;排云殿、寶云閣等建筑介于兩者之間，也可視為夜間視覺焦點——佛香閣的輔助環(huán)境。由表2計算相互的亮度比值范圍為:

主景/輔景 =1.6～4.9;主景/環(huán)境 =2.19～6.68。

表2 測量位置及亮度值

3.2 測量結果分析

通過對頤和園夜景照明的現場評估、測量，將測評結果與“中間視覺下頤和園低亮度弱對比夜景觀研究”中關于亮度及亮度比的研究成果進行比較，得出如下結論:

佛香閣主景:

(1)佛香閣建筑照明充足，亮度分布均勻且主次分明，建筑頂部牌匾區(qū)域亮度最高，在2cd/m2左右，成為建筑最引人注目的景觀焦點，亦符合中間視覺研究中的理論亮度要求;

(2)佛香閣建筑與排云殿、二宮門等相對較低的建筑照明相得益彰，亮度比范圍在1.6～3之間，很好的符合了中間視覺研究中對于視覺感知因子的研究結論。

(3)佛香閣基座的大面積墻體照明相對較明亮，基座墻的亮度與環(huán)境的亮度比最高為6.68，成為了夜間視覺焦點，在“意境環(huán)境”表達上略顯不足。

山體及堤岸環(huán)境:

(4)照明燈具分布在萬壽山山體植被中間，其逸散光照射到燈桿附近的樹枝樹梢，使得夜間景觀效果融進了植被元素，在夜間色彩、整體感上有所增益，并且在一定程度上補充了夜間環(huán)境亮度的不足 (圖 4)。

(5)昆明湖護欄采用了特制LED燈具進行近距離照射，亮度過高，在整體景觀中喧囂奪主;而且過度的顏色變換不符合整體照明風格，顯得冗余、浮躁 (圖4)。

3.3 照明控制系統

照明控制系統采用二級總線組網的拓撲結構:監(jiān)控中心 (SC)—匯集點 (SS)—監(jiān)控模塊(SU)。系統采用二級總線組網的拓撲結構。

系統實現以無線通訊設備遙控開關方式，定時和即時開、關燈具，對照明配電設備故障進行預警并主動上報;對整個園區(qū)內夜景照明的每一支路的電氣數值進行監(jiān)控，能夠在必要時及時強制切斷電路，以避免因設備溫升過高所引起的電氣火災，保證園區(qū)的消防安全。

圖6 照明控制監(jiān)控系統拓撲結構圖

4 結語

綜合上述測量結果及評價分析，頤和園夜景照明工程從照明參數設計及控制上較好滿足了園林夜間視看性要求;對佛香閣的照明基本上達到了中間視覺下夜間古典園林意境、表現力的塑造;滿足視覺感受、相應的聯想、環(huán)境氛圍等方面對低亮度的要求。

通過對工程實際照明效果的測評，也進一步驗證了“中間視覺下頤和園低亮度弱對比夜景觀”研究體系的實用性。通過系統優(yōu)化、實時監(jiān)控的照明控制系統，將弱化照明、還原夜間傳統意境的理念實踐到實際工程中，實現了綠色照明、節(jié)約能源、安全控制的可持續(xù)發(fā)展的照明工程。

［1］孫立曄.基于中間視覺的低亮度、弱對比景觀照明評價與實驗研究 (天津大學博士學位論文)，2008

［2］陳文成，陳大華，黃敏聰等.綠色生態(tài)照明設計的探討——武夷山九曲溪夜漂照明工程.照明工程學報，2006，17(3):51～55

［3］姚佩玉，林燕丹，邵紅，陳大華.中間視覺淺析.中國照明電器，2002，(9):8～10

［4］彭一剛.中國古典園林分析 ［M］北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999年

［5］孫立曄，馬劍，劉蓓.傳統園林古建筑景觀照明亮度感受的實驗研究.照明工程學報，2007年9月，第18卷第3期，41～44

［6］劉蓓.中間視覺條件下弱對比、暗景觀的初步研究(天津大學碩士學位論文)，2006

［7］頤和園夜景照明工程方案.北京平年照明工程公司，2008