随着城市化进程的加快，夜晚的城市灯光日益成为现代城市景观的重要组成部分。灯火辉煌的都市夜空象征着繁荣与文明，但过度和不合理的人工照明同时也带来了诸多环境和生态问题。近年来，公民科学作为一种科学研究的新兴方法，逐渐被应用于城市灯光的调查与分析中，为我们揭示了城市灯光的实际构成及其深远影响。通过动员广大市民参与数据收集和分类，公民科学不仅丰富了科学数据资源，还促进了公众对光污染问题的认识和关注。这种以人为中心的研究方式使得我们能够突破传统卫星遥感技术的限制，更加细致地了解人造光源的分布与类型，从而为城市治理提供精准的决策支持。 城市灯光的表现形式极其多样，街道照明、广告灯箱、装饰性灯光、商店橱窗灯以及居民住宅的室内透光等多种光源共同构成了城市夜间的光环境。
传统的光污染研究多以街道照明为关注重点，部分原因在于街灯受政府管理且数量庞大。然而公民科学项目“夜光”（Nachtlichter）的调研显示，在德国的城市中心区域，为广告和美学设计而设置的灯光数量甚至超过了街道照明灯的数量。事实上，私宅透窗光和商业窗口灯同样占据了人工夜光的重要份额，这些光源难以从高空卫星图像中直接辨别，但却对城市夜空的亮度及生态影响起着关键作用。 通过智能手机应用收集的庞大数据集，研究团队统计并分类了二十多万盏灯光，覆盖了超过二十二平方公里的德国区域，这一规模远超以往小范围内的点状调研。数据表明，在午夜时分，德国仍有七千八百万个光源保持点亮状态，这不仅表明光污染的普遍性，也揭示了大量节能减排和光环境优化的潜力。基于这些数据，科学家们提出了卫星图像亮度与地面灯光密度之间的转换关系，使遥感数据更具可操作性，方便制定具体的减光政策。
城市照明不仅仅是简单的照明需求满足。广告牌和装饰灯往往为了引起注意而使用更高亮度和不合理的光线方向设计，导致大范围的上射光俘获和散射，强化了夜间人工天空亮度，即“天空辉光”现象。未经遮蔽的灯光向上发射，会极大地加剧光污染问题，影响天文观测及生态系统平衡。夜光数据显示，仅有约一半的街灯在德国具备完整的遮光装置，许多建筑物外墙灯和泛光灯更普遍存在光线无节制外溢的现象。这一现象促使政策制定者引入更加严格的灯光遮蔽标准，提倡使用智能调控技术如运动感应灯光和定时关断系统，以减少无谓照明。 人工光污染不仅影响视觉环境，更对野生动植物产生深远影响。
城市灯光能吸引候鸟迁徙路径，引发撞击和捕食风险，导致鸟类死亡率上升。此外，夜间过强的人造光改变了昆虫、两栖动物及植物的生理节律，扰乱生态链的自然稳定。光照过度还与人类健康息息相关，干扰昼夜节律，导致睡眠障碍和精神健康问题。基于公民科学的灯光数据分析，有助于科学家更精准地量化不同光源的生态影响强度，为生态保护政策提供科学依据。 德国以外的市场如美国和西班牙也对街灯与其他光源的贡献比例进行了研究。不同城市的光源配置差异巨大，经济水平相近的城市夜间光污染总量却可相差数倍。
公民科学方法可扩展到全球不同地区，通过多语言本土化的应用，使各国公众参与其中，采集涵盖多样文化与经济背景的灯光数据，助力揭示全球光污染格局的区域差异和成因。 为了实现城市照明的可持续发展，政策制定者需要摒弃单一针对街道照明的传统视角，综合考量商业广告灯光、私人住宅光源以及公共装饰照明。法国即实行广告灯光限定时间关闭，非工作时间关闭商业及办公建筑内部灯的措施，取得初步成效。类似措施在德国部分地区因能源紧张紧急出台，强化了节约用光的社会共识。未来，结合公民科学持续监测的动态数据，政策制定可更精准针对高耗能、光污染严重的灯具类型及区域，实现节能降耗与环境保护的双重目标。 智能照明技术的应用将进一步革新城市灯光管理。
通过传感器感知人流量、环境需求，自动调节灯光亮度和开关时间，避免无效照明浪费。此外，公众参与的照明监测体系将推动灯光设计标准升级，减少眩光和色温不合理问题，打造更健康宜人的夜间环境。通过公民科学的长期数据积累，为城市规划提供科学参考，保障生态环境与居民生活的和谐共生。 公民科学不仅收集数据，更激发了公民对夜间灯光环境的关注和参与意识。参与者在使用“夜光”应用过程中，增强了对光污染及其影响的理解，促使他们积极向社区和政府反映问题，推动本地照明政策改革。这种科学与社会的互动，提升了治理透明度与公众监督力，使城市照明管理更具民主性和科学性。
尽管公民科学方法为研究城市灯光开辟了新路，但仍存在一些局限。不同国家的文化习惯、城市结构及照明规范差异，要求应用软件和培训材料适应本地化。高层建筑区域及私有工业区因视角和权限限制难以纳入调查，需发展辅助遥感和建筑物尺度研究技术。此外，车辆灯光等移动光源影响不明确，未来研究还需扩展涵盖。 综上所述，公民科学在揭示城市灯光本质方面发挥了不可替代作用。通过大量细致的地面数据和卫星数据结合，科学家们能更全面理解人工光源的种类、分布及其动态变化规律。
研究结果揭示了当前城市夜间光环境中存在的主要问题及改善空间，为未来照明设计和政策制定提供科学指导。伴随智能技术和公民参与的深入，城市照明管理有望走向更加可持续、生态友好和人性化的新时代。城市夜晚的灯光不仅照亮了街道，也照亮了我们对未来城市环境和社会责任的认知与担当。
