颐和园古典园林夜景照明亮度及亮度比研究评估*

马剑 刘博 孙立晔

(天津大学建筑学院，天津市建筑物理环境与生态技术重点实验室，天津 300072)

1 前言

中国古典皇家园林，作为集文物、生态环境于一体的大型建筑群落，其夜间景观照明应与园林丰富的文化、悠久的历史和自然景观资源相协调，并对夜间意境进行表达，照明环境应具有低亮度、弱对比的特点，夜间整体环境的亮度应与白天自然衔接，宜接近中间视觉 (0.001～3 cd/m2)范围内。现阶段，中国古典园林夜景照明缺乏此类夜间效果的评价研究，照明设计及施工过程中需要明确的控制建议及量化指标进行指导。

本文以表征视觉特性的常用照明指标——亮度及亮度比为研究对象，对颐和园古典园林中间视觉下夜景观进行了量化实验研究;并以研究成果为基础，对颐和园夜景照明工程进行了前期指导及后期测试，从视觉效果、意境塑造、表现力等方面进行评价并提出建议。

2 中间视觉下颐和园低亮度弱对比夜景观研究

2.1 研究简介

本研究综合运用现场调查、实验观测、场景模拟、主观评价等互补性研究方法，以实验室场景模拟、问卷调查为主要手段，对中间视觉环境下低亮度弱对比景观照明进行定量化分析研究，建立此类照明环境中视觉心理感受和亮度、亮度比之间的量化关系。［1］主要评价实验流程如图1所示:

图1 场景评价实验方案

1.模拟场景设计:场景模拟以图片的形式在实验室环境下进行大屏幕投影显示。模拟场景分为主景、环境、天空等不同层次，在中间视觉亮度范围内，对每个层次附以不同亮度，进行组合，得到系列场景模拟，如图2所示，佛香阁古建序列为主景层，堤岸及山体为环境层次。

2.主观评价过程:参加主观评价的观察者按照规范的评价实验步骤对模拟场景进行观察、填写问卷。问卷包括一系列按照严密逻辑结构组成的问题，使用描述研究对象视觉环境的形容词对，以数字进行量化的提问，如“明亮 －2－1 0+1+2昏暗”。(形容词对见表1)

图2 不同亮度比模拟场景示意

图3 场景评价统计曲线示例

3.因子提取分析:通过大量主观评价问卷调查，将调查结果统计，以量化曲线的形式进行分析(图3)。从问卷形容词对中提取“视觉感知因子”、“意境环境因子”、 “表现力因子”三个因子 (表1)，来解释各变量中所含有的原始信息。其中“视觉感知因子”主要涉及到辨认感知和由此产生的紧张感、安全感、层次感等心理感受; “意境环境因子”主要受环境中包含的文化、历史等因素影响，注重的是对环境意境的一种体验; “表现力因子”是对场景环境表现力的一种评价。

表1 问卷因子分析

2.2 研究成果

通过评价实验研究及量化的曲线分析，将三个因子和物理刺激指标亮度、亮度比进行关联，得到量化关系，表2为不同感知评价因子下最佳的亮度及亮度比范围。

本研究提出了中间视觉下低亮度、弱对比夜景照明的量化评价方法，得出了一定的参数指标成果，并为颐和园夜景照明工程的方案设计及施工提供了参考和借鉴。

表2

3 颐和园夜景照明工程评价及测量

3.1 佛香阁景区亮度及亮度比评估及测量

颐和园夜景照明一期工程与2008年7月份施工完成，主要照明对象为佛香阁及其周边建筑、长廊、昆明湖北岸护栏等古建构筑物。佛香阁古建序列采用了金卤灯远投光照明方式进行，长廊及昆明湖照明灯具选用特制LED光源灯具，其灯光设计及灯具选择中充分借鉴并实践了中间视觉下低亮度弱对比照明研究的量值指标。

图4 颐和园夜景照明现场

图5 佛香阁古建序列亮度测点

为了检验照明工程对古典园林夜间自然、传统意境的塑造效果，对颐和园佛香阁中轴线及昆明湖北岸夜景照明进行了现场专家评价分析;对佛香阁古建序列的夜间亮度进行了亮度测量，测量仪器选用Topcon BM-7彩色亮度计。测点分布如图5所示。万寿山佛香阁是颐和园皇家园林景观的最亮点，其建筑与自然的巧妙结合、高低有序的古建景观特征也是夜景塑造的重点。根据佛香阁古建的高低层次关系及万寿山山体的景观特征，其夜景观主要观景对象应为佛香阁及基座;万寿山为环境景观;排云殿、宝云阁等建筑介于两者之间，也可视为夜间视觉焦点——佛香阁的辅助环境。由表2计算相互的亮度比值范围为:

主景/辅景 =1.6～4.9;主景/环境 =2.19～6.68。

表2 测量位置及亮度值

3.2 测量结果分析

通过对颐和园夜景照明的现场评估、测量，将测评结果与“中间视觉下颐和园低亮度弱对比夜景观研究”中关于亮度及亮度比的研究成果进行比较，得出如下结论:

佛香阁主景:

(1)佛香阁建筑照明充足，亮度分布均匀且主次分明，建筑顶部牌匾区域亮度最高，在2cd/m2左右，成为建筑最引人注目的景观焦点，亦符合中间视觉研究中的理论亮度要求;

(2)佛香阁建筑与排云殿、二宫门等相对较低的建筑照明相得益彰，亮度比范围在1.6～3之间，很好的符合了中间视觉研究中对于视觉感知因子的研究结论。

(3)佛香阁基座的大面积墙体照明相对较明亮，基座墙的亮度与环境的亮度比最高为6.68，成为了夜间视觉焦点，在“意境环境”表达上略显不足。

山体及堤岸环境:

(4)照明灯具分布在万寿山山体植被中间，其逸散光照射到灯杆附近的树枝树梢，使得夜间景观效果融进了植被元素，在夜间色彩、整体感上有所增益，并且在一定程度上补充了夜间环境亮度的不足 (图 4)。

(5)昆明湖护栏采用了特制LED灯具进行近距离照射，亮度过高，在整体景观中喧嚣夺主;而且过度的颜色变换不符合整体照明风格，显得冗余、浮躁 (图4)。

3.3 照明控制系统

照明控制系统采用二级总线组网的拓扑结构:监控中心 (SC)—汇集点 (SS)—监控模块(SU)。系统采用二级总线组网的拓扑结构。

系统实现以无线通讯设备遥控开关方式，定时和即时开、关灯具，对照明配电设备故障进行预警并主动上报;对整个园区内夜景照明的每一支路的电气数值进行监控，能够在必要时及时强制切断电路，以避免因设备温升过高所引起的电气火灾，保证园区的消防安全。

图6 照明控制监控系统拓扑结构图

4 结语

综合上述测量结果及评价分析，颐和园夜景照明工程从照明参数设计及控制上较好满足了园林夜间视看性要求;对佛香阁的照明基本上达到了中间视觉下夜间古典园林意境、表现力的塑造;满足视觉感受、相应的联想、环境氛围等方面对低亮度的要求。

通过对工程实际照明效果的测评，也进一步验证了“中间视觉下颐和园低亮度弱对比夜景观”研究体系的实用性。通过系统优化、实时监控的照明控制系统，将弱化照明、还原夜间传统意境的理念实践到实际工程中，实现了绿色照明、节约能源、安全控制的可持续发展的照明工程。

［1］孙立晔.基于中间视觉的低亮度、弱对比景观照明评价与实验研究 (天津大学博士学位论文)，2008

［2］陈文成，陈大华，黄敏聪等.绿色生态照明设计的探讨——武夷山九曲溪夜漂照明工程.照明工程学报，2006，17(3):51～55

［3］姚佩玉，林燕丹，邵红，陈大华.中间视觉浅析.中国照明电器，2002，(9):8～10

［4］彭一刚.中国古典园林分析 ［M］北京:中国建筑工业出版社，1999年

［5］孙立晔，马剑，刘蓓.传统园林古建筑景观照明亮度感受的实验研究.照明工程学报，2007年9月，第18卷第3期，41～44

［6］刘蓓.中间视觉条件下弱对比、暗景观的初步研究(天津大学硕士学位论文)，2006

［7］颐和园夜景照明工程方案.北京平年照明工程公司，2008