技术名称：城市光污染立体监测与调控集成技术 

适用范围：环境监测、城市规划、空间遥感、城市生态 

技术简要说明：本技术提出一套城市光污染立体监测与调控集成技术，利用国产高分辨率夜光遥感卫星数据和地面城市光污染站点监测信息，采用时空关联法构建城市光污染耦合模型，已成功在中国和以色列多个城市开展城市光污染定量模拟研究，实现典型城市光污染制图分辨率优于100m，立体监测频次为每年，城市光污染源朔源精度超过95%。项目团队近十年监测方法的研究与应用，天地协同的应用技术，实现城市光污染实时、实地的监测和调控。 技术主要指标信息：监测分为三层：城市夜空层，城市冠层，城市地表层；多物理量监测指标：亮度、照度、色温、光谱、辐射度等。 

商业应用情况：利用国产高分辨率夜光遥感卫星数据和地面城市光污染站点监测信息，采用时空关联法构建城市光污染耦合模型。该技术已对中国和以色列不同城进行了实际应用，优选城市的典型功能区，开展城市地表层和城市夜空层的城市内部空间光环境物理测量，包括城市夜间地面灯光形态、色彩、光谱、亮度色度等光学物理量，分析城市夜光空间机理、分布等级和光谱特性，建立城市夜间灯光特征模型，构建城市夜光时空光参数动态数据库，并用来标定遥感夜光观测数据，分析光环境随时空间、方位、区位等影响因素的变化机理和调控。 

设备投资：光污染监测耦合技术需要的仪器设备包含亮度计、光谱分析仪、天空质量测量仪、数码相机等光学仪器，本技术提供一套系统报价如下。 （1）二维色彩亮度计CA-2000：单价约50万元，在建筑制高点用装有广角镜头的仪器，得到研究区域光环境变化实景图和相关参数数据的分布情况。 （2）SQM-L天空质量测量仪：单价1万元（数量根据城市区域约10台），区域平均星等亮度值。 （3）数码相机（装有鱼眼镜头）：单价3.5万元，用于拍摄观测点城市空间光环境实际情况，用于后期地面照明情况分析和区域光环境亮度分布研究； （4）分光辐射照度计CL-500A：单价约45万元，主要测量区域垂直方向上的照度、色温、色谱和显色指数等光学参数，对环境的照度均匀性、光源色温等进行评估； （5）遥感卫星数据采集和预处理加工，根据实际区域需求进行申请和购买，预算45万元/城市。 （6）小型多光谱无人机设备，单价约35万元，2-3台，用于采集城市高分辨率夜间灯光信息，实现城市光污染源解析和生态环境评估。 （7）高灵敏ASD地物光谱仪，单价约65万元，用于采集城市典型光污染源光谱信息，构建和完善夜光光谱数据库。约计288.5万元人民币。 

年运行维护费用：二维色彩亮度计CA-2000、SQM-L天空质量测量仪、数码相机（装有鱼眼镜头）、分光辐射照度计CL-500A主要耗费电力资源，共计耗费电力费用，根据城市的基本需求进行控制；其他费用，如技术方案实施耗费人力费用，根据城市情况进行匹配（千元/人）；地理信息数据和遥感卫星数据并未产生运行维护费用。因此所需费用很低，本技术方法，方便便携、易于实施，易于推广，并能够产生巨大而良好的经济效益。 投资回收期：本技术方案成本所需仅为耦合系统的费用，因此投资成本非常低，根据实际情况还可以调整仪器费用，但是该系统的使用和控制收到的经济和社会效益确实巨大的，管理控制区域亮度，不仅能够减低CO2的排放，降低能耗，还可以美化和推进城市的可持续发展。 

附加效益：每年因光污染造成的直接和间接的环境污染和经济损失也非常严重，尤其是给人类的健康、生活、交通和人居环境等都带来了许多干扰和侵害等等。因此，控制光污染可以促进节能灯具的使用，带动新的产业链；节约能源和减少CO2的排放，节约1度电，可以减少约0.997千克二氧化碳排放；科学化进行城市夜间规划，保证城市基本功能性照明条件外，可以保证提升光环境品质的照明；保护全球生态系统的重要效益，受到光污染干扰的物种范围也越来越广，从空中到陆地再到水中的生态系统都有可能受到光污染的影响和破坏。通过本技术的应用，可以基于地理信息系统与光环境进行从而可以进行不同区域光污染的分布状态以及影响区域范围，从而还原生态夜间环境。 

综合效益：1.“一带一路”光污染控制效益 控制光污染已经成为国际学术界近年来特别关注的涉及全球环境的学术问题，同时也是人类和全球生态不可推卸的责任和义务。 经济发展驱动下的城市扩展带来了严重的城市光污染，造成能源浪费、动植物作息异常以及癌病发病率增长，形成的散射光对天文观测也会造成影响，因此，城市光污染已经成为“一带一路”城市发展共同面临的环境问题。 2. 保护全球生态的需要 目前国际上还没有此方面定量化的标准和指南，所以防治光污染保护生态系统是亟待解决的问题，通过本技术的应用，可以基于地理信息系统与光环境进行从而可以进行不同区域光污染的分布状态以及影响区域范围。 3. 促进城市夜景照明科学、可持续发展的需要 科学的、可持续的夜景照明要求人造光环境对周围物理环境的影响应该是最小的，通过本技术进行全年和全天候调控，可以实时监测城市各个区域的光污染问题以及进行预警分析。 

技术成熟度：城市光污染立体监测技术在运行过程中能保持稳定，并对自然环境、技术参数等干扰的敏感程度较低。本技术依托遥感卫星数据和实测数据因此具有长周期、连续记录的特点，可对干扰数据进行降噪处理，得到较为准确可靠的数据。对于测量方法，采取一点到多点从而形成区域范围的模式，利用GIS平台进行数据整合。通过地理信息如GPS坐标将遥感灯光数据与现场实测数据进行对位分析，减少或避免了参数的干扰。 本技术使用的技术成熟可靠，在天文学、遥感学、地理学学等学科都在积极的利用遥感和地理信息系统。本申请的集成技术致力于研究防控夜间光污染的相关对策，解决夜间光环境不良影响。面对大量不同来源、不同尺度、不同格式的研究数据，需要一个系统平台以统一研究、分析数据、共享资源等问题。遥感（Remote Sensing，简记为 RS）为广阔区域的夜间光环境研究提供了可能性，地理信息系统（Geographic  Information System，GIS）具有系统、强大的空间地理数据处理分析功能，可以作为光环境研究的系统平台。地理信息系统和遥感技术的结合被认为是研究城市光环境极为有效的工具，并且在国内外展开了一系列的研究。 

技术适用性与使用条件：1.技术适宜操作，可操作性较高，需要进行城市监测方案指导。2.需要进行前期的遥感分析。3.无需特殊的温湿度要求，正常环境空间即可使用。4.需要进行操作方法的指导和后续处理分析。 

技术稳定性：城市光污染立体监测技术在运行过程中能保持稳定，并对自然环境、技术参数等干扰的敏感程度较低。本技术依托遥感卫星数据和实测数据因此具有长周期、连续记录的特点，可对干扰数据进行降噪处理，得到较为准确可靠的数据。对于测量方法，采取一点到多点从而形成区域范围的模式，利用GIS平台进行数据整合。通过地理信息如GPS坐标将遥感灯光数据与现场实测数据进行对位分析，减少或避免了参数的干扰。 

技术安全性：本集成技术方案将遥感与地面实测结合起来，形成天地一体的测量模式。对于遥感数据来自Luojia-01夜光遥感，其观测过程不受地域、环境、温度等自然环境影响，因此该技术不存在上游资源限制、配套设施不完善、市场接受度不高等风险。另一方面，对于地面实测，本项目组采用的光学仪器设备体积小便于携带，在现场实测过程中，不涉及危险地带，该技术不发生二次污染、易燃易爆高毒性物质泄露等环境、安全事故的风险。 

知识产权转让：专利 1.刘鸣，城市夜间光污染测试方法与流程，2018-8-21，发明专利：ZL 2017 1 046225.0 主持项目 [1]国家重点研发计划项目（2017YFE0125900），政府间国际科技创新合作重点专项，科技部，项目名称：融合公众感知的城市公共空间照明优化：促进中国和以色列可持续生活方式的智慧城市，2019-2021。 （中国和以色列合作项目） [2]国家自然科学基金·面上项目（51678103），国家自然基金委，项目名称：城市光污染立体地图的空间模型与建构理论研究，2017-2020。 [3]辽宁省自然科学基金·重点项目（20170540165），辽宁省科学技术厅，项目名称：基于大气颗粒物浓度的城市光污染空间分布机理研究，2017-2019。 [4]城市夜天空亮度监测与分布模型的理论研究（51008043），国家自然科学基金青年基金，2011-2013。