在现代城市夜晚的风景中，灯光构成了一幅璀璨的画卷。从卫星俯瞰地球，城市灯光星罗棋布，成为标志性景象。然而，这些灯光的具体来源及其对环境的影响，长期以来鲜为人知，限制了有效的城市照明管理与环境保护。公民科学的兴起为破解这一谜团带来了新的希望和思路。 人工光污染作为一种新兴的环境问题，已经影响了地球上约四分之一的陆地表面和88%的欧洲区域。城市的照明不仅包括街道灯，更多的光源来自广告牌、商业橱窗、私人住宅灯光及装饰灯。
这些光源的差异和分布长期没有被全面记录和分析。传统的航空和卫星观测由于分辨率和感光限制造成了诸多不足，无法准确区分不同类别的灯光类型及其数量。 2021年，德国发起了一项具有里程碑意义的公民科学项目——Nachtlichter，通过一款名为“Nachtlichter”的手机应用，动员大众实地走访城市街区，记录和分类234,044个光源，涵盖超过22平方公里的公共空间。这不仅极大地填补了地面灯光数据的空白，也首次实现了空间遥感数据与地面实际灯光数量的有效转化，为准确评估城市夜间光污染提供新工具。 该项目发现，在德国的城市中心，广告和美观装饰用灯光的数量甚至超过了传统的街道照明。这一发现对公共照明政策提出了新的挑战，因为过去的光污染治理往往将重点放在政府管理的街灯上，而忽略了私人及商业光源的贡献。
此外，研究估算德国午夜时分仍然有约7800万个灯光持续亮着，显示出巨大节能和光污染减缓的潜力。 公民科学的优势在于通过志愿者的参与，实现大范围、多点位、实时的数据采集。这种“从下而上”的数据收集模式充分利用人类的识别与判断能力，弥补了遥感技术在光源分类上的不足。项目成员在参与前接受统一的在线培训，确保光源计数和分类的准确性。同时，项目设计考虑了时间因素，建立了基于灯光熄灭规律的时间校正模型，避免了因采集时间不同造成的数据偏差。 分析显示，私人窗户和商业橱窗是最常见的光源，紧随其后的是街灯。
与街灯相比，广告牌和装饰灯的光强和发光方向更多地贡献了城市的向上辐射光，直接影响了夜空的亮度和天空辉光现象。调查还发现，德国约48%的街灯是全遮光设计，近半数为部分遮光，这对减少向天空无效发光至关重要。然而，建筑物侧墙灯和泛光灯的遮光设计明显不足，导致大量光线浪费。 城市不同区域的用灯习惯也展现出显著差异。城市密集区广告灯光比例较高，而郊区和小城镇则以花园装饰灯和私人窗户光为主。动静感应灯具的使用也存在差异，在较为昏暗的乡村和郊区更为常见，这种智能照明技术为节能减排提供了方向。
研究强调，目前光污染治理过于集中于公共街灯的能效和智能化改造，而忽视了私用和商业光源的控制。这种政策偏差可能导致整体夜间照明亮度不降反升，甚至产生更多的视觉污染和生态影响。实际观察显示，某些城市在街灯升级为LED后，天空辉光反而出现上升趋势，呼吁更综合和多层面的光污染管理策略。 为应对这一挑战，部分国家和城市已经在广告照明管控和非必要照明关闭方面制定了法规。例如法国规定在非高峰时段关闭广告灯，鼓励居民使用窗帘减少室内光线外溢。智能照明系统推广和光照定时关闭方案也有助于减少无效照明。
公众意识的提升是实现政策目标的关键，公民科学不仅收集数据，也激发了居民对夜间环境质量的关注和参与。 Nachtlichter项目同时展现了利用现代技术融合公民力量研究环境问题的成功范例。未来，随着卫星成像分辨率与灵敏度的提升，结合城市土地利用和建筑形态数据，将进一步推动精准评估城市光环境。跨国比较的公民科学调查有望揭示不同文化、经济条件下的照明模式差异，为全球光污染减缓提供经验借鉴。 夜间光环境的改变不仅影响生态系统，如鸟类迁徙和植物生长，也与人类健康密切相关。光污染导致的生理节律紊乱与睡眠障碍、免疫功能降低关联紧密。
控制和优化城市灯光，建设更健康、宜居的夜间环境，是现代城市可持续发展的重要组成部分。 总结来看，公民科学让我们首次看清楚了城市灯光的真实面貌和组成比例，揭开了隐藏在夜色中的环境问题。依靠公众参与和多源数据融合，城市在照明管理、能源节约和生态保护等方面迈出坚实步伐。未来，推动政策调整，倡导绿色照明理念，依托科技与群众力量，城市夜晚的天空终将变得更加明净与和谐。
