在全球范围内，城市的夜晚灯火辉煌，从太空中俯瞰，这些灯光构成了璀璨的夜空星座。然而，人工光源的来源和规模仍然存在诸多不确定性，影响着我们对城市夜间环境保护的理解和政策制定。近年来，公民科学——即普通民众积极参与科学研究的模式——在解读城市灯光现象中发挥了关键作用。一项名为“Nachtlichter”的公民科学项目通过手机应用程序，动员志愿者在德国及部分邻近地区，实地记录、分类超过23万余个光源，为我们系统揭示了城市灯光的真面目。该项目不仅切实突破了卫星图像在空间分辨率和感光能力上的局限，还为政策制定者提供了切实可行的数据支持，推动城市光污染的有效治理。城市灯光的来源远比传统认知复杂和多样。
一般而言，公众和政策制订者多关注街道照明，认为街灯是夜间主要的光源，因此多数政策围绕公共照明展开。然而，夜间灯光的实际贡献很大一部分来自商业广告牌、装饰性灯光、私人住宅窗户以及其他建筑物灯饰。研究表明，在德国的城市中心，广告和美化用途的灯光数量甚至超过了街灯。与此相呼应，其他国家的研究也表明，街灯向上照射的光线仅占整座城市向天空散射的光的一小部分。卫星遥感的夜间灯光观测虽然覆盖面广，但缺乏对具体灯源类型的区分能力。Nachtlichter项目通过人工步行调查，基于预设的18类灯光分类体系，系统识别了灯光的性质、颜色、亮度以及遮蔽状态。
这种方法能有效揭示诸如广告牌灯光比重较高、楼宇侧面灯具多为不受遮蔽的泛光灯等具体特征。值得注意的是，只有大约一半的街灯具备完全遮蔽装置以防止向上照明，这也意味着仍有大量光线被浪费，导致天空污染加剧。公民科学的方法还揭示了城市灯光在夜间的不均匀变化趋势。比如，住宅和商业建筑的灯光在深夜逐渐关闭，街灯的相对比例随之上升，但来自广告牌等的灯光关闭速度则较慢。天气、城市类型及不同的土地利用也对灯光分布产生显著影响。在较为稠密的城市区域，商业和广告灯光占据主导地位，而在郊区和小城镇，花园装饰类灯光更为常见。
色彩上，街灯偏橙黄色，而遮篷灯主要为白色，反映出不同光源的技术和设计取向。通过将公民收集的地面灯光数据与国家空间基站卫星如可见红外成像辐射仪套件日-夜波段（DNB）数据进行对比，研究团队建立了从卫星辐射值到实际灯具数量的转换关系。该关系为每平方公里卫星观测到的光辐射量，提供了对应安装灯具数量的估算基准，这极大地丰富了夜间遥感数据的使用价值。借此，研究估算出德国深夜仍然亮灯的光源约有七千八百万个，远远超过公共街道照明的总数，标志着节能减排和光污染治理潜力巨大。光污染不仅仅是能源浪费和视觉影响问题，更关乎生态环境和人体健康。亮光会吸引夜间迁徙鸟类，甚至导致其伤亡，加剧生物多样性的威胁。
反射性天空亮度的增加也影响野生动植物的行为节律和植物的生理过程。城市夜光的不断增强已引起全球研究者关注，公民科学项目的参与提升了公众对光污染问题的觉察，促使更多社区和政策制定者采取行动。Nachtlichter项目的成功显示，借助公众的力量，不仅有助于覆盖广泛地理范围和时间段的调研，更让普通市民深入了解自己生活环境中的光污染现象，激发行动意识。政策制定层面，需要从单一聚焦街灯的策略转向全面管理，包括商业广告照明的时段限制、私人建筑的窗户灯光管理以及广泛推广灯具遮蔽标准。法国已率先实施了限制广告灯光点亮时间的法规，以降低能源消耗和光污染。类似措施也值得在更多国家和城市推广。
技术上，移动式APP的智能化和分类标准的统一，将使得未来公民科学调查更加精准和广泛。结合高分辨率卫星遥感数据，可以在更小空间尺度揭示灯光结构，辅助城市规划和环境监测。未来城市朝着智慧城市方向发展，动态和传感控制的照明系统将逐步普及，通过存在探测器和照明调度，实现照明的按需开启，显著降低无效光源。这与夜间保护自然环境、节省能源的目标高度契合。公民科学还具备长期跟踪监测灯光变化的潜力，重复调查同一街区至少能捕捉灯光改造的进展和政策实施效果，为城市环境管理提供科学依据。此外，跨国公民科学合作有望揭示不同社会文化背景下城市灯光使用差异及驱动因素，推动全球光污染治理策略的有效制定。
简言之，公民科学已成为照亮城市夜间灯光真相的重要工具，它打破了遥感数据的固有限制，让成千上万的市民通过移动设备贡献智慧，丰富了我们对城市灯光的理解。借助这些知识，城市管理者、环保组织和公众能够更好地合作，推动实现更加可持续、健康的夜间城市环境。未来通过完善技术、政策与公众参与三者的协同，城市夜晚将真正成为人与自然和谐共存的光辉时刻。
