当我们透过遥感卫星的视角观看地球的夜晚，闪烁的城市灯光映射出人类繁荣的痕迹。然而，这幅璀璨画卷背后却隐藏着复杂且多样的人工光源结构，传统的影像技术难以揭示这些灯光的真实来源和分布。近年来，公民科学作为一种新兴的科研方法，为破解城市灯光之谜提供了强大的工具。通过普通市民的参与和移动应用的支持，德国“夜光”（Nachtlichter）项目成功收集了超过23万个光源的数据，对城市灯光的性质和空间分布进行了全新的量化解读。 城市灯光的环境影响不容忽视。人工夜间照明已经成为重要的环境污染因子，影响范围覆盖地球四分之一的陆地表面和欧洲88%的区域。
光污染不仅破坏自然生态系统，干扰动物的迁徙和行为，还对植物的生长周期产生微妙而深远的影响。除此之外，过度照明带来的能源浪费和碳排放，也成为现代城市可持续发展亟需解决的问题。 传统上，城市光环境研究和政策管控主要聚焦于公共街道照明，主要因为地方政府掌控街灯设施，相关记录易于获取。然而，研究显示，街灯对城市总光污染的贡献远远低于人们的预期。在德国，通过公民科学的详细统计，商业广告灯、建筑装饰灯、私家窗户透出的光线在城市灯光组成中占据了相当大的比例，甚至在市中心区，广告及美化灯光的数量超过街灯数量数倍。这表明了现有管控策略忽视了非公共光源的重要性，亟需全面审视和调整城市光污染治理框架。
“夜光”项目的核心工具是同名手机应用，设计之初即强调用户友好和科学严谨性，配备在线培训，确保参与者能够准确地识别和分类包括广告牌、路灯、窗户光、园林装饰灯等18种光源。参与者步行于事先规划的路线，详细记录可见的灯光类型及其属性，如光亮度、颜色和遮挡情况。这种“地面视角”的数据补充了卫星影像的不足，将空间辐射强度转换为实际安装灯具密度，揭示了人工光源的真实布点。 此次调查覆盖德国及周边地区22平方公里，涵盖33个社区，多达258名注册志愿者贡献了超过4400次观测。数据分析显示，德国午夜时分仍有约7800万盏灯持续点亮，数量庞大的光源潜在浪费空间巨大。私宅窗户的外泄光成主要光源，商业广告灯具的比重在城市核心区持续高于街灯，且多数街灯至少部分具备有效遮挡，减少上射光，然而建筑物侧墙安装的大量灯具往往无遮蔽，造成较大程度的空间光散射。
卫星遥感数据与地面统计数据的相关性表明，不同光源的辐射特性不同，街灯与卫星辐射的比例增长相对缓慢，而广告牌灯光的增加则更为迅速。这反映了城市环境的多样性及其产业与商业活动对夜间光环境的影响。此外，调查还发现，灯光在夜间的开关模式差异显著，住宅和商业窗口光源的熄灭速度远快于公共照明，导致夜间晚些时候的光环境质量有所变化。针对这些时间动态进行模型调整，有助于更准确地估算长期光污染趋势。 遮蔽措施对减轻城市光污染至关重要。研究发现，德国街灯中近一半完全遮蔽，近半部分为部分遮蔽，但建筑侧面灯源多为无遮蔽，产生较强光污染。
推广全遮蔽灯具、采用定向照明设计，将有效减少人工光通量的无效上射和光散逸。此外，运动传感器技术的应用在乡村和郊区较为普遍，减少了无人在场时的光源开启时间，为节能减排提供范例。城市与工业区对智能照明的需求日益增长，结合远程监控与精准控制技术，将推动照明系统朝向精细化管理。 城市光环境的复杂性还与土地利用类型密切相关。调查表明，连续都市布居区（市中心）广告灯和商业窗口照明数量最大，街灯仅占少数；而在离散城乡布居区（郊区或小城镇），园林装饰灯和住宅外部灯具占比相对提高。不同区域光源结构差异性为地方政府制定区域差异化光污染政策提供了坚实数据依据。
公民科学项目的社会价值也不可忽视。参与者的积极投入不仅使数据具备广泛代表性，也提高了公众对光污染问题的认识和关注。城市灯光作为环境问题与能源问题的交叉点，正迎来新的治理机遇。随着智能城市理念的普及，依托实时数据和群众力量，能够实现更为灵活有效的光环境管理。 然而，“夜光”项目也面临挑战。受限于观察时间、地面能见范围和高层建筑遮挡因素，部分区域光源难以准确统计。
不同国家间的光污染特征差异较大，方法论需因地制宜进行语言和文化适配。未来结合更高分辨率卫星遥感及三维城市信息系统，将提升光源分类与辐射权重的准确性。 “夜光”项目的成功也警示我们，城市光污染治理不仅要关注政府管理的街灯，更需针对私有建筑和商业用途的光源实施规范。法国通过强制广告照明在特定时间关闭的法规成为积极样板，国内相关政策亦在逐步完善。推广遮蔽灯具、照明时段限制、智能感应控制和窗帘遮光建议，有望实现环保与经济双赢。 学术界和政府部门需要进一步强化多源数据融合，开展长期动态监控，探索人工光与社会经济活动、生态环境以及公众健康的多层关联。
公民科学作为数据采集与社会参与的重要形式，具备独特优势，将在未来城市照明研究和政策制定中发挥关键作用。 总的来看，公民科学融合现代技术与普通市民力量，揭示了城市灯光的复杂结构和广泛影响。借助“夜光”项目的经验，全球更多地区能够开展类似研究，推动城市夜间照明向更节能、更环保和更人性化方向转型。通过科学与公众协作，照亮的不仅是城市，更是未来可持续发展的美好愿景。
