天津市居住建筑光侵擾現象的主觀調查及評價研究

于 娟，曹 陽，金紋青，郭鵬飛，張明宇

(1.天津大學，天津市建筑物理環境與生態技術重點實驗室，天津 300072；2.鄭州大學建筑學院，河南鄭州 450001；3.天津美術學院環境藝術設計系，天津 300141)

引言

北美照明工程協會(IESNA)將光侵擾(light trespass)分為兩種類型： 來自相臨地域的非必要照明和在視野內有過高照度的燈光(侵擾眩光)，并指出“非必要光線會導致煩擾、不適、注意力分散和能見度降低”。[1]居住建筑中發生的光侵擾則來自于室外透入室內的非必要照明。

光侵擾的界定具有很大的主觀性，但現今的研究多重其防治措施，較少有人關注受侵擾居民的主觀感受。同時，近年來城市夜景照明的大規模建設，使得侵擾光來源變得日益復雜，除路燈等引起的亮度侵擾外，如LED燈具及其廣告屏幕等，形成了新的彩色光和動態光的侵擾形式，光侵擾對室內環境影響的侵擾因素也隨之增加，此類研究的難度較大。

本文以天津地區居住建筑為研究對象，以調查居民的主觀感受為出發點，從光侵擾影響居民的程度、影響的活動類型、侵擾因素、侵擾時間、侵擾來源等展開主觀問卷調查，旨在掌握居民對光侵擾的基本主觀反映，為進一步深入研究奠定基礎。

1 光侵擾現象調查的方式、方法

本次主觀調查的范圍為天津市市內六區受光侵擾的典型居住建筑。調研首先對2000年之后新建和在建的天津市內48個居住區進行了初步調研[2]，通過調研人員初步篩選出光侵擾程度為中等及以上的12個小區(見圖1)。同時，向社會征集居民認為受到室外照明光侵擾的居住區，共7個小區，詳見表1。此19個小區居住建筑光侵擾程度較高，具有代表性，一定程度上能夠反映天津市市內六區居住環境整體的光侵擾特點。

采用調查問卷(表2)的方式，以入戶調查為主，對上述19個小區進行光侵擾主觀評價調查。因故不得入戶的小區，采用隨機采訪居住區內對應居民的方式進行調查。有效調查14個小區，發放問卷106份(表1)。

圖1 天津市市內六區48小區光侵擾程度統計Fig.1 The statistics about the degree of the light trespass in 48 residential quarters of Tianjin

表1 開展光侵擾主觀調查的居住區Table 1 The residential quarters that involved in the subjective investigation of light trespass.

表2 調查問卷設計Table 2 Questionnaire design

2 光侵擾的來源及分類

現場調研中發現，臨街建筑所處的光環境較為復雜，存在路燈、沿街商戶霓虹燈或標識牌、公交站牌、樓體裝飾性照明、大面積商業廣告、動態照明(LED屏)等多種侵擾來源。同時調查問卷統計結果表明，居民認為產生影響的室外光侵擾源，占最大比例43.4%的是公交站牌和商業牌匾；其次是占38.7%的動態顯示屏等；路燈排第三位，占32.1%；樓宇裝飾照明占25.5%；“E其他”是過往車輛的車燈影響，如圖2所示。彩色光和動態光侵擾產生的影響高于路燈等引起的亮度侵擾。

在調查過程中還發現，不同來源的光侵擾，居民有不同的主觀感受。為科學分析光侵擾的侵擾因素，需將光侵擾進行合理分類。目前國內外尚無相關分類標準，本文為課題研究方便，綜合實地調研和問卷調查情況，考慮侵擾源的發光面積、顏色、動/靜等屬性，將光侵擾按其來源初步劃分為四大類，見表3。

圖2 光侵擾來源調查統計Fig.2 The statistics about the sources of the light trespass

表3 光侵擾來源分類Table 3 Classification of the light trespass sources

3 天津市居住建筑光侵擾影響因素分析

對應于四種光侵擾分類，將106份調查問卷分組(表4)。在四個組別中，對應的侵擾來源占最大比例，但因實地光環境較為復雜，存在多種光侵擾源，各組中同時存在一定比例的其他光侵擾，致使影響各自侵擾因素的判定。就此問題，本文對四個組別統計結果進行了對比分析，以明確四類光侵擾各自形成的侵擾因素。從以下四方面展開分析。

3.1 影響程度

如圖3所示，106份調查問卷中，沒有感覺到室外光侵擾影響的僅占13.2%，認為受到影響及以上的居民占51.9%的較大比例。數據說明，大多數居民認為受光侵擾的影響，天津市居住建筑存在較為普遍的光侵擾現象。

表4 問卷分組Table 4 The groups of the questionnaire

圖3 光侵擾影響程度調查統計Fig.3 The statistics about the degree of light trespass

如圖4所示，“點光源”和“靜態面光源”類的居民認為“剛剛感覺到，但影響不大”的比例較大；而“動態面光源”和“大體量光源”類的居民認為“受到些影響”的比例較大。統計“受到些影響”和“影響很大”兩選項的比例：“點光源”和“靜態面光源”類分別為43.8%和43.2%，而“動態面光源”類為80.7%，“大體量光源”類為75%。可見，“動態面光源”與“大體量光源”兩類光侵擾對居民的影響遠大于“點光源”和“靜態面光源”光侵擾。

圖4 四類光侵擾影響程度對比Fig.4 The comparison for the degree of the four light trespass kinds

3.2 影響的主要活動類型

如圖5所示，所調研的93.4%的居民認為光侵擾影響“睡眠休息”，其次，“學習工作”和“休閑娛樂”兩個選項占36.8%，比例較高。

如圖6所示，各類光侵擾影響的活動類型仍表現為 “睡眠休息”占最大比例，其次為 “學習工作”“休閑娛樂”。“動態面光源”和“大體量光源”兩類的居民100%認為影響“睡眠休息”，“動態面光源”類對于居民“學習工作”和“休閑娛樂”的影響較其他侵擾類別比例有所提升，達50%，同時“大體量光源”類在“吃飯就餐”選項出現12.5%比例分布。

圖 5 光侵擾影響的活動類型調查統計Fig.5 The statistics about the types of activities that influenced by light trespass

圖6 四類光侵擾影響活動類型對比Fig.6 The comparison for the types of activities that influenced by the four light trespass kinds

3.3 侵擾因素

如圖7所示，各選項均有一定比例存在，最大比例是“有閃動”和“休息之后還亮著”，選項“太亮了”排第四位。由此可見，天津市居住建筑光侵擾的侵擾因素包括“閃動”、“持續時間”、“光色”、“亮度”。僅關注“亮度”參數是不充分的，侵擾源的“持續時間”和“閃動”、“光色”等參數亦是需要引起重視的重要侵擾因素。“F其他”是來源于過往車輛的車燈影響，可理解為短暫性的強光眩光(本文從略)。

注：D代表“光色交替變換”，E代表“休息之后還亮著”。

如圖8所示，將侵擾因素對應侵擾類型來綜合分析。

圖8 四類侵擾光的侵擾因素對比Fig.8 The comparison for the factors of the four light trespass kinds

(1)“休息之后還亮著”這一時間因素為“點光源”、“靜態面光源”、“大體量光源”類別占最大比例的侵擾因素，即“侵擾時間”是三類光侵擾最主要的侵擾因素；

(2)“點光源”類的主要侵擾因素為“太亮了”這一亮度因素；

(3)“靜態面光源”類的主要侵擾因素為“光的顏色”和“太亮了”；

(4)“動態面光源”類的主要侵擾因素為“有閃動”和“光的顏色”，“休息之后還亮著”、“光色交替變換”、“太亮了”選項也占較大比例；

(5)“大體量光源”類的主要侵擾因素為“太亮了”。

3.4 侵擾時間

如圖9所示，64.2%的居民選擇“23:00之后”，其次是“21:00—23:00”，另外，“天黑后一直存在”選項也有一定比例。調查人員發現，選擇 “天黑后一直存在”選項，大多對應于“閃動”光源。由此可推斷，天津居民對動態光侵擾的包容度要小于靜態光侵擾。

注：A代表“天黑后一直存在”。

而在四類光侵擾的對比中，“動態面光源”類中選“天黑后一直存在”選項僅占11.5%，小于其他三類侵擾，與調查人員現場所發現的情況相矛盾，本文針對此問題再次統計，并分析如下：

(1)選擇“閃動”選項的35份調查問卷中，31份存在其他類別光侵擾，占88.6%；

(2)在“動態面光源”類光侵擾組中，17份選擇“有閃動”的問卷中14份同時選擇“太亮了”，占82%。可見，“有閃動”這一侵擾因素是在“動態面光源”具備一定亮度的情況下引起居民注意的；

(3)其他三類光侵擾組中，選擇“有閃動”的問卷100%存在亮度侵擾。

由此，本文推斷，“閃動”是基于一定的亮度基礎而成為光侵擾的侵擾因素。

3.5 總結

綜上所述，“侵擾時間”和“亮度”是靜態光源(點光源、靜態面光源和大體量光源)類別的主要侵擾因素，而“動態面光源”類增加了“閃爍”和“顏色”因素；四類光侵擾對室內人員活動影響最明顯的均為“睡眠休息”，其次是“學習工作”和“休閑娛樂”。侵擾時間段主要為“21:00—23:00”和“23:00之后”，但不同類別的光侵擾存在不同的侵擾時段。

4 光侵擾防治規范的探討

在限制城市室外照明設施產生的光污染方面，目前已有CIE出版物《限制室外照明設施產生的干擾光影響指南》CIE 150—2003和《城區照明指南》CIE 136—2000的部分內容。CIE《限制室外照明設施產生的干擾光影響指南》CIE 150—2003指出照明對居住者的影響通常與暗黑的居室里射入的戶外照明光線在窗上形成的垂直照度相關，并將照明環境分為四個等級及兩種時段，設置了居住建筑窗戶外表面產生的垂直面照度最大允許值的標準要求。CIE限制室外照明光污染標準是通過大量調研，總結了世界各國防治光污染的實踐經驗的基礎上提出的，具有較高的權威性，我國《城市夜景照明設計規范》JGJ/T 163—2008即按“等同采用”和“修改采用”的原則使用此標準。[3]

依以上標準，天津市內六區應為“城區”，屬“E4”區域，居住建筑窗戶外表面產生的垂直面照度最大允許值為：宵禁前25lx，宵禁后5lx。另外，天津工程建設標準《天津市城市景觀照明工程技術規范》DB 29-71—2004也給出了垂直照度最大值的建議，標明居住區在亮背景下為20lx，暗背景下為10lx。

本調研同時測量了問卷調查對應的(14個居住區)52例窗口的外表面垂直照度，如圖10虛線所示，僅3例超出宵禁前最大允許值25lx，4例超出亮背景下建議最大值20lx，15例(占28.8%)超出暗背景下建議最大值10lx，即：所調研居住建筑窗口外表面垂直照度絕大部分滿足以上規范要求(因調查和測量時間在23:00前，故不與“宵禁后”的要求做比較)。

圖10 52例窗口外表面垂直照度Fig.10 The vertical illuminance of the outer surface of the 52 windows

但在上述主觀調查中有51.9%的居民認為受到光侵擾的影響。因此，以現有相關文件和標準中規定的“垂直照度”單一指標來限定光侵擾，不足以限制光侵擾現象。探討其原因，筆者認為主要有以下幾方面：

(1)光環境分區粗放

CIE150文件中劃分的光環境分區是依據國外的居住模式，國外居住區大多區域獨立，居住區與城區分屬“E2/E3”和“E4”分區。我國雖沿用此標準，但我國的城市“居住區”形態與國外居住模式大不相同，且居住區與其它性質用地(如商業、辦公等)混雜，均涵蓋在“城區”之內，這一“城區”涵蓋內容復雜，導致該標準對我國居住區光侵擾的指標限值不能完全適用。我國“城區”光環境分區需更細致。依據其用地性質，劃分更為合理的分區，從而限制“城區”的居住區周邊光環境的亮度等級，以降低光侵擾影響。

(2)缺乏針對我國居民的研究

CIE限制室外照明光污染標準是通過大量調研，總結了世界各國防治光污染的實踐經驗的基礎上提出的，如：對于“E2”光環境區域的“在熄燈時段”的窗戶垂直面照度為1lx的標準，即是采納了德國提出的建議，它是基于德國41個地方的調查，考慮了大多數住民對窗戶垂直面照度的反應。[3]反觀我國，鮮見關注居民感受的光侵擾環境研究，這將是進一步研究的方向，以建立針對我國居民的光侵擾防治標準。

(3)侵擾因素增加

新的侵擾因素，包括“閃動”、“持續時間”、“光色”等因素的出現，與“亮度”侵擾共同作用影響。光侵擾的防治在“亮度”參數要求的基礎上，需增加對應于新侵擾因素的指標，使得對光侵擾的限制更為全面。

5 結論及建議

天津市居住建筑光侵擾具有來源多樣化，侵擾因素復雜化的特點，不同類別的光侵擾對居民產生不同的侵擾程度，且具有不同的侵擾因素，如閃動、光色、侵擾時間等因素。因此，我國光侵擾的防治亟需新的技術規范，筆者建議在細致劃定光環境分區條件下，還需增加對光侵擾的持續時間、閃動和色彩等參數的相關內容。以此標準來限制居住區周邊夜間照明環境，提升住宅室內光環境的舒適性。

[1] Ian Le Win, FIES LC. Light Trespass and Light Pollution-Practical Approaches to Dealing with Problems[C]. Minnesota IESNA Street and Area Lighting conference Minneapolis, 2000.

[2] 于娟.天津市居住建筑夜間光侵擾評價研究[D].天津：天津大學，2013.

[3] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國標準化管理委員會.GB/T 5700—2008照明測量方法[S].北京：中國標準出版社，2008.

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

[5] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ/T163—2008城市夜景照明設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.