道路照明現(xiàn)場測量干擾因素及排除方法

徐豪杰，曹曉林

（重慶市城市照明中心，重慶 400000）

隨著城市管理標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化進(jìn)程的不斷深入，中國出臺了一系列有關(guān)城市道路照明質(zhì)量測量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，為城市道路照明的施工質(zhì)量驗收、常規(guī)的道路照明效果測量以及主要照明電器的使用性能和安全性能驗收測試提供了科學(xué)、規(guī)范、可行的測量依據(jù)。但道路照明現(xiàn)場測量與實驗室測量存在很大差別，實驗室是幾乎接近無干擾的理想環(huán)境，在實驗室內(nèi)的積分球、在暗房內(nèi)分布光度計等光學(xué)儀器校準(zhǔn)時都很精確，同時實驗室的溫度和濕度也較為恒定，這些條件都為實驗室測量提供了準(zhǔn)確性。然而在戶外夜間測量時，會存在人為測量誤差、儀器測量誤差，以及來往車輛前大燈、路邊發(fā)光廣告牌、建筑物裝飾照明、天氣情況等干擾因素，對整個測試過程及測試結(jié)果產(chǎn)生不良影響。因此，只有熟悉國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，了解如何科學(xué)有效地排除相關(guān)干擾因素，才能在道路照明現(xiàn)場測量時得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

1 道路照明現(xiàn)場測量主要干擾因素

現(xiàn)場測量的干擾因素主要分為3類。

1）人為因素。包括測試方法和測試人員的專業(yè)水平?？茖W(xué)有效的測試方法可以提高測量的準(zhǔn)確性，而測試人員專業(yè)的測量水平也很重要，測試人員對測量環(huán)境、測試儀器和測量方法的選擇都可體現(xiàn)測試人員的專業(yè)水平。

2）測量儀器選擇。包括測量儀器精度、等級及儀器校準(zhǔn)。測量儀器的選擇很重要，尤其是儀器的測試精度、合適的等級以及對儀器的定期養(yǎng)護(hù)和校準(zhǔn)。

3）環(huán)境因素。環(huán)境干擾是道路照明現(xiàn)場檢測不可避免的，路邊的廣告屏，來往的車輛前大燈，路邊的樹蔭綠化，刮風(fēng)、下雨、下霧等天氣都會對測試產(chǎn)生影響，如圖1所示。

圖1 環(huán)境干擾因素

2 排除現(xiàn)場測量的干擾因素

2.1 人為因素

1）測試方法。以測量路面平均照度為例，測量方法采用九點法、四點法或中心法。

九點法：在無任何遮擋的2個燈桿之間均勻選擇9個測量點，用手持式照度計對這9個點進(jìn)行測量，計算平均值。這種測量方法簡單快捷，但其測量結(jié)果精度不高。

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)照明測量方法，城市道路照明平均照度測量時應(yīng)采用中心法或四點法。

四點法：把同一側(cè)兩燈桿間的測量路段劃分成若干個大小相等的矩形網(wǎng)格，把測點設(shè)置在每個矩形網(wǎng)格的四角，圖2為四點法布點時的測點布置圖。

圖2 四點法布點示意圖

中心法：把同一側(cè)兩燈桿間的測量路段劃分成若干個大小相等的矩形網(wǎng)格，把測點設(shè)在網(wǎng)格中心。圖3為中心法布點時的測點布置圖，圖4為現(xiàn)場測試圖。

圖3 中心法布點示意圖

圖4 現(xiàn)場測試圖

舉例說明：2個燈桿間隔30 m，兩車道，車道寬度3.5 m。

九點法：9個測量點；四點法：55個測量點；中心法：40個測量點。

通過上述測量方式可以看到四點法和中心法明顯優(yōu)于九點法。測量方法的選擇和測量點數(shù)對測量結(jié)果的精確度也有影響，建議每次重復(fù)測量3次取平均值，減小偶然誤差，提高測量的準(zhǔn)確性。

2）人員的專業(yè)水平。做好測量人員的培訓(xùn)工作，加強(qiáng)測量人員對測試項目的了解程度，提前做好測試規(guī)劃，保障測試工作的順利進(jìn)行。

2.2 測量儀器選擇

2.2.1 選擇測量精度高及合適的測量量程

在道路照明測量中，儀器精度和量程的選擇尤為重要。有效提高測量精度，應(yīng)在出廠前對儀器進(jìn)行定標(biāo)和校準(zhǔn)，要選擇測量精度高、穩(wěn)定性能好的儀器。在選取測量量程時，不是量程越大越好，而是要選取合適的量程，量程越小測量精度越高，選擇合適的檔位提高測量精度。

2.2.2 儀器校準(zhǔn)

儀器的精度主要由分辨力、分辨率、示值誤差、重復(fù)性、鑒別力、靈敏度、穩(wěn)定性和漂移等幾個參數(shù)來衡量。隨著儀器使用時間的增加，儀器的精度會發(fā)生變化，這就要求對儀器定期維護(hù)保養(yǎng)和送檢校準(zhǔn)，以保證儀器的精度。儀器檢驗校準(zhǔn)可以返廠進(jìn)行維護(hù)校準(zhǔn)，也可以聯(lián)系有資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.3 環(huán)境因素

道路照明現(xiàn)場測量受到干擾最大的是環(huán)境因素，這也是區(qū)別于實驗室測量的最大問題。

2.3.1 環(huán)境光的影響

道路照明現(xiàn)場測量時，路邊的廣告牌和來往車輛的前大燈會對測量結(jié)果產(chǎn)生很大影響，包括路面照度、亮度、眩光值等。圖5是一組測試數(shù)據(jù)對比曲線圖。

圖5 干擾光對照度影響曲線對比圖

通過曲線圖可以看到，在測量時突然遇到干擾光源如來往車輛前大燈，照度值會瞬間增大，從而影響整體測量結(jié)果。因此，在對路面照度或其他照明參數(shù)進(jìn)行測量時要選擇夜間車流量較少的時段（如22：00—01：00），避開大的LED廣告屏等光干擾因素，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.3.2 天氣的影響

室外測量也受天氣變化的影響，同樣的路段不同的天氣情況測量結(jié)果不完全相同。

1）降雨對照度的影響，下面提供兩組數(shù)據(jù)作對比（表1～表2）。

表1 晴天照度測量數(shù)據(jù)表

表2 雨天照度測量數(shù)據(jù)表

通過2組數(shù)據(jù)可以看到，和晴天相比，雨天路面的平均照度有較大幅度下降，照度均勻度略有下降。因此，要選擇天氣狀況良好時進(jìn)行測量；同樣，也不要選擇在下雪天或霧天對道路照明進(jìn)行測量。

2）溫度對現(xiàn)場測量的影響。以路燈光源的色溫為例，同一路段同一燈桿，在夏天和冬天測量的色溫是不同的，因為溫度對光譜傳感器的影響較大，當(dāng)環(huán)境溫度降低時會影響傳感器的溫度特性，使測量的數(shù)值升高，冬天在現(xiàn)場測量時，要先進(jìn)行歸零校正，然后再測量。圖6為不同溫度下光譜傳感器對高壓鈉燈色溫的測試對比圖。

圖6 不同溫度下光譜傳感器對高壓鈉燈色溫的測試對比圖

3）樹蔭遮擋對于測量照度、亮度、眩光等都有較大的影響。

城市道路照明在保障道路行車安全、提升城市夜景品質(zhì)以及改善人居環(huán)境等方面起關(guān)鍵作用。道路兩側(cè)樹的空間配置與分布會對夜晚道路照明產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而影響人們的夜間出行。

然而城市道路中的照明設(shè)施布置不合理，也會對行道樹的生理特性及生態(tài)效益造成不利影響。城市道路照明在設(shè)計時要注意規(guī)劃布局，而道路照明現(xiàn)場測量時需避開這一路段，不然整體測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

4）風(fēng)力對一般光度學(xué)測量和色度學(xué)測量影響不大，但對燈桿安裝質(zhì)量測量則有不小的影響。一般燈桿高度在12 m左右，當(dāng)采用全站儀測量時可以在目鏡中看到燈桿的桿梢部位隨風(fēng)不斷搖擺。一般風(fēng)力超過4級時，則無法進(jìn)行有效測量，建議在無風(fēng)或微風(fēng)時進(jìn)行燈桿安裝質(zhì)量的檢測。

3 結(jié)論

道路照明現(xiàn)場測量一定要與實驗室環(huán)境測量區(qū)分開。通過專業(yè)的培訓(xùn)，認(rèn)真領(lǐng)會測量標(biāo)準(zhǔn)，合理選擇測量儀器和科學(xué)的測量方法，有效避開環(huán)境干擾因素的影響，避免偶然誤差與系統(tǒng)誤差，即可有效提高測量精度和測量可靠性，為城市道路照明工程的施工與驗收提供科學(xué)合理的依據(jù)。