夜晚的城市灯光从太空望去，如同璀璨星河，构成了地球上一道独特的夜景。然而，夜间人工光源的具体组成、分布及其对环境的影响，仍是科学研究中的一大盲区。尽管街道灯被普遍认为是城市夜间主要的亮光来源，但实际情况并非如此。为了深入理解城市光污染的源头，德国的一支科研团队携手公民科学家展开了一项开创性的调研，利用“夜光者”（Nachtlichter）手机应用，统计了超过23万个光源，揭示了德国城市灯光的真实面貌。该研究不仅填补了传统卫星夜光观测的不足，还为对抗光污染提供了可操作的数据基础。 城市光污染已成为全球日益严峻的环境问题。
据估计，全球约四分之一的陆地表面受到光污染影响，欧洲范围这一比例高达88%。光污染不仅破坏城市的夜空景观，影响生态系统，干扰动物行为，还与人类健康、能源浪费紧密相关。传统上，城市照明政策主要聚焦于公共街道照明，因为这部分由政府管理且有明确的维护记录。然而，城市中的光源种类丰富，包括广告标牌、商业和私人住宅窗户、装饰照明等，这些非街道灯光源的贡献被长期忽视。 “夜光者”项目通过公民科学模式，利用参与者在公共空间沿街道行走，借助应用程序系统地计数并分类目击光源，涵盖商业窗户、私人住宅窗户、广告牌、路灯、装饰灯光等18种预设光源类别。通过严格的在线培训保障数据采集的一致性，参与者在22平方公里的区域内完成了近四千次的观察，相当于行走了600多公里，累计投入观察时间超500小时。
这种基于人类认知能力的数据采集方式弥补了卫星图像空间分辨率不足、光源类型难以辨识的局限。 研究发现，私家窗户是最常见的户外灯光类型，其次为街灯和商业窗户。而在德国城市中心，因广告和美化而使用的灯光数量超过了街道照明灯。即使到了午夜时分，全国依然有约7800万个光源亮着，显示出减缓光污染的巨大空间。卫星观测的光辐射与地面光源数量存在明显正相关，但不同类型的光源对卫星辐射贡献不均，街灯的密度增长速度较慢，而广告牌类光源则快速上涨。该发现挑战了传统以街灯为重点的照明管理模式，呼吁更多关注其他类型的光源。
此外，研究还揭示了灯光遮蔽（Shielding）的普及程度。德国约半数的街灯实现了全遮蔽设计，显著减少了向上漫射光，降低了天空光污染。然而，建筑侧墙安装的照明和泛光灯绝大多数缺少有效遮蔽，向上发射的灯光较多，成为光污染的重要贡献者。不同地区的光源色彩、亮度、存在感应控制的比例等也被详细统计，显示出乡村和小镇使用感应灯控制频率更高，更节能。 该项目不仅对科学界有重要意义，也为政策制定提供了强有力的数据支持。德国如法国等国已开始制定针对广告照明限时关闭、办公建筑无人时关闭室内灯等规定。
利用“夜光者”这样的公众参与工具，可以持续监测政策执行效果，调动市民参与环境保护，提高公众对光污染危害的认识。同时，这为推动智能城市照明管理，推广光污染友好型照明技术创造了契机。 尽管取得了丰硕成果，研究者也指出了一些限制，比如样本主要集中在德国地区，卫星数据与地面灯光关系可能因国家、城市特征不同而异。未来的工作可结合城市形态数据、高分辨率卫星影像，优化光源权重评估，扩展到其他国家和区域。同时，多时段、多季节的长时间数据收集将进一步揭示城市灯光变化趋势，支持更科学合理的城市照明规划。 全球范围内，发达国家及快速城市化地区夜间灯光强度差异巨大。
通过类似“夜光者”的公民科学方法深入了解城市光源结构，有望阐明不同地区光污染产生的根源差异，指导针对性的减轻措施。鉴于光污染对生态和社会系统的多重负面影响，实现可持续照明管理迫在眉睫。 总的来说，公民科学项目“夜光者”为破解城市灯光组成的谜团提供了创新的解决方案，开创了大规模地面光源普查的先河。它不仅丰富了遥感夜光观测的科学价值，更为环境保护和城市治理带来了切实可行的路径。随着科技进步和数字工具的普及，公众在科学研究和环保实践中的参与将日益深化，共同点亮一个更加环保、健康的城市夜空。
