发布时间：2026-07-27
李倩、杨雄、李培培、潘建根
NG大舞台
tech@m.planesvacacionales.com
摘要：道路照明动态测量是指在沿道路行进的过程中，对照明光电参数进行连续测量。具体实施时，利用测量系统沿路面运动，并在此过程中连续采样，分析计算路面亮度和亮度均匀性、隧道口等效光幕亮度等光学参数。相较于传统固定点位的静态测量，动态测量更加贴近真实应用场景，不仅能完整获取全路段的照明指标情况，还满足了道路照明中感应式调光等智慧控制场景的测量评估需求，且无需封闭路段作业，测量操作方便。本文分析了动态测量中的关键技术，包括高帧率亮度图像采集、宽线性范围亮度测量以及实时数据分析等，面向各种复杂路况的精确测量，提出了以高帧率成像亮度计和智能分析软件为核心的测量设备解决方案，并结合交汇区域、树荫遮蔽区域以及隧道进出口等典型路段的实测数据，分析照明指标随时空的变化以及周边环境对实际指标的影响。本文所提出的道路照明动态测量方案能够为工程验收和日常巡检维护提供精确齐全的指标参数，适配于智能化照明发展，也为保障交通出行安全、提升光环境评价提供客观数据支撑。
关键词：动态测量、高帧率采集、亮度均匀性、等效光幕亮度
1. 概述
道路照明的核心目标是为道路使用者营造安全、舒适且连续的视觉环境。我国目前已依托现有标准和规范，对道路照明应用进行系统性规范，以保障安全、降低能耗、提升美观度并减少光干扰。但从我国现有标准及落地实施情况来看，其与国际相关标准仍存在一定差异；同时，对标道路照明发展需求，当前的评价指标与测量技术手段仍存在明显短板。
传统道路照明测量以静态方式开展，主流为网格布点法测量照度分布，也可通过亮度计完成网格内的亮度检测，实现路面平均亮度与亮度均匀性的测算。随着道路照明向智能化方向发展，照明系统已从固定亮度的静态模式，升级为可根据车流量、人流量、自然光照度动态调光的智能模式，照明参数随实际场景实时变化。而传统静态测量仅能获取固定时刻的照明数据，不仅受外部环境与气候条件影响较大，还无法真实反映智能照明动态工作的实际效果，难以有效验证调光响应、亮度过渡、场景适配等核心性能。为解决上述问题，道路照明动态测量应运而生，其通过测量系统沿路面行进过程中的连续采样，实现对路面、隧道口、隧道墙面等处光度参数的连续测量与分析计算，能够精准适配智能照明的动态工作特性，客观验证系统实际照明效果。
本文将从国内外道路照明相关标准与规范的分析入手，探讨现有道路照明测量体系中存在的问题及可行解决方案，重点研究道路照明动态亮度分布测量方案，以期为智能化道路照明系统的研发、应用与质量管控，提供客观可靠的数据支撑。
2. 主要评价指标和测量方法
2.1 通用道路照明
国际照明委员会CIE以及各个国家或地区都出台了关于道路和隧道照明的标准或技术规范，对照明要求作出了规定。相关标准包括我国行业标准CJJ 45《城市道路照明设计标准》、CIE 115 《机动车和人行交通道路照明》、欧洲系列标准EN 13201《道路照明》、北美ANSI/IES RP-8-22《道路和停车设施照明推荐》等。
在道路照明中，首先要解决的问题是到底基于照度还是亮度来测量评价照明质量？回答这个问题应回归到道路照明所期望达到的视觉功效。
对于机动车道路照明而言，驾驶员直接观察的是路面亮度，照明条件相同而路面材质不同，亮度会较大区别。因此在CIE和EN的标准中，对各个等级的机动车道照明都规定了相应的平均亮度和亮度均匀性，特别地，上述标准还对湿路面的亮度进行了规定。美国标准则指出对于机动车直道，采用亮度法，而对于曲线道路段（曲率半径小于600 米）或具有陡峭且变化坡度（大于6%）的道路，则测量照度，原因是此时亮度测量受到限制。我国现行标准采用了亮度和照度并行的评价方法，但标准中也明确建议在有条件的情况下，还是以亮度为准。
对于人行道和非机动车道及道路交汇区道路照明评价，主要是考察照度及其均匀性。值得注意的是，对于人行道和非机动车道路，为了便于人脸识别，在我国标准和欧洲标准中在新修订的版本中都增加了垂直照度和半柱面照度要求。
除此之外，道路照明中对眩光的评价也尤为重要。现有标准普遍采用衡量失能眩光的阈值增量fTI的指标来考核道路照明装置带来的眩光。失能眩光会使来自眩光源的光在视网膜方向上散射，形成一个明亮的光幕，叠加在原本清晰的景象上，从而增加了背景亮度，使对比度降低，导致视觉分辨率下降。当路面亮度在5 cd/m?以下时，fTI的计算式(1)所示，由式可知其主要是通过对亮度测量分析来得到，实际测量工作中一般使用成像亮度计获取亮度图像再分析计算的方式测量阈值增量。
目前一般采用成像亮度计测量分析阈值增量fTI，如图1所示为眩光测量分析示意。值得关注的是，在很多道路场景中，不仅有通用的照明装置会产生眩光，路口的监控补光设施和对象汽车的前照灯往往会带来更为显著的眩光干扰，相应的测量评价手段也应该予以规范。
除了失能眩光外，道路照明中的不舒适眩光也是高质量道路照明需要考虑的方面，CIE 243:2021为道路与车辆照明场景下不舒适眩光的评价提供了模型与评价方法。
2.2 隧道照明的测量评价
隧道照明的复杂之处隧道内部通常是一个相对封闭的空间，与外界环境存在极大的亮度反差。在入口处，车辆从外界的明亮环境瞬间进入较暗的隧道内，驾驶人的眼睛需要快速适应这种亮度变化，若照明不合理，容易出现 “黑洞效应”，导致驾驶人难以看清隧道内的路况，增加事故风险；而在出口处，当车辆从隧道内安环境驶出至明亮环境时，可能产生 “白洞效应”，同样干扰驾驶人视觉，影响驾驶安全。
如图2所示为一个典型长隧道的亮度值变化示例。随着车辆进入隧道的时序，可分为进入区域（access zone）、阈值区域（threshold zone）、过渡区域（transition zone）、内部区域（interior zone）和出口区域（exit zone）。其中在距离隧道口1个刹车距离下测量的进入区域的亮度测量尤为关键，因为后续阈值区域和过渡区域的亮度限值都是在此基础上计算的。
然而，我国关于隧道照明的标准相对滞后，还是采用了以隧道口中心20°为半径的区域内的平均亮度来计算进入区域亮度的，也称为L20，如图3（a）所示。但实际应用中，L20区域并不能完全覆盖人眼视野，即便在驾驶状态中人眼的关注的显著性视野（conspicuity area）与之类似，但其周边的可见视野（visible area）也会对于最终视觉适应产生显著影响。因此，CIE以及北美、欧洲等普遍采用了更大视场范围内的等效光幕亮度（Equivalent veiling luminance）Lseq来作为基准。如图3（b）所示，将隧道口的亮度图像沿着径向和周向分割成104个区域，分别计算这写小区域对光幕亮度的贡献Lije并通过系数加和得到Lseq。
得益于测量技术的进展，当前使用成像亮度计已经能够较为便捷快速地分析Lije和Lseq值，并进一步根据设定计算出阈值区域和过渡区域限值，以便实际测量值与其比较来判断隧道照明的效果。
3.路面动态亮度测量
相较于传统静态道路照明测量方法，动态照明不仅能够更为全面的获取各个路段的照明情况，而且更加适配智能化道路照明发展需求。EN 13201-4:2015中已经提出了动态照明测量方法，但该方法在我国还实施应用并不广泛，主要还是受制于原有测量系统的局限。
用动态方法测量路面平均照度和照度均匀性的方案较为简单，而对于道路平均亮度、亮度均匀性的指标动态测量依靠成像亮度计实现。以往受制于成像亮度计采样和刷新时间的影响，在动态路面动态测量时可能会产生一定拖尾，从而对测量结果产生影响。
针对于动态亮度测量，杭州远方研制的测量系统通过自动校准云台将成像亮度计装载在行驶的汽车上，设置好所关注的路面亮度分析区域后，在车辆进行过程中连续获取亮度图像以分析每个时间下的亮度均匀性等指标。
成像亮度计目前可以达到高至50帧/s的测量刷新速度，在典型路面亮度2 cd/m?的亮度条件下，积分时间小于等于10 ms。以测量时汽车的时速为30 km/h计，每次测量取样时，采样点移动的纵向距离约为0.08m。而根据现有国内外标准规定，亮度计1.5米高度下对准60 m~160 m距离路面以1’视场角测量时，所对应的路面纵向距离为1.43 m~10.10 m。这也就意味着在动态测量中的每次取样测量中采样点移动的距离远远小于其覆盖的路面区域，由此引起的测量误差可以忽略不计，如图5所示，红色点标示出来的是成像亮度计（ILMD）在一次取样测量中移动的距离，下方矩形标注的是1’视角所对应的路面纵向距离。
如图6所示为在一些典型路段中采用动态测量时所得到的平均亮度、最大亮度和最小亮度变化。图6(a)所经过的路段为生活区，具有较多的交叉路口和树荫遮挡；而（b）为工业区，路面开阔无遮挡。由图中可以清晰地看出在交叉路口，路面亮度明显增高，而在遮荫遮挡区域路面亮度则较暗，另一个影响亮度的因素为路面的标记线，在实际分析时可以予以滤除。总体而言（a）图路段的亮度变化较为明显。在图（c）的隧道中，进入区域亮度较高，而隧道内区域的亮度则较为平稳，符合隧道照明设计原则。
4.道路照明中的动态频闪分析
对于照明系统，通常NG大舞台所指的频闪是在静态测量条件下获得的，也即在测量频闪时往往快速光度采样的光度计保持不变，以获取照明现场中照度随时间的变化来分析频闪。在道路照明的实际应用中，车辆是移动的，驾驶员眼睛处接受到的照度值可能会存在较为明显的明暗交替闪烁现象。这主要是由于在道路照明中，往往关注地更多的是路面的亮度/照度均匀性，然而，在驾驶员眼睛位置的均匀性却未必理想，在一些隧道照明和低位照明时会非常明显。如图7所示为车辆经过一段隧道时，在驾驶员眼睛高度下垂直设置的快速光度计所获得的照度随时间的变化。闪烁频率为1.8 Hz，平均调制深度为23%，此时对照驾驶员的感受，是具有显著的明暗闪烁感知，实际感官不舒适性。
关于这一现象的表征指标及测量还需要进一步的研究。
5.小结
随着道路照明向智能化发展，传统静态测量已无法适配动态调光特性及全路段真实照明效果，动态测量成为必然需求。本文梳理了国内外道路与隧道照明评价指标及规范，从道路照明视觉功效，以亮度为基础的评价指标更为客观，这些技术指标包括路面亮度、亮度均匀性，隧道入口等效光幕亮度、隧道内墙面亮度，以及道路照明中的眩光问题。成像亮度计凭借其高效采样、综合分析及精准测量的核心优势，成为提升道路照明检测质量与效率的关键设备，也为动态测量技术的落地提供了核心硬件支撑。
在道路动态亮度测量中，高帧率的成像亮度计作为核心设备可解决静态测量取样局限的问题，在车辆移动状态下，通过连续采样捕捉路面全局亮度均匀性变化，清晰呈现树荫遮挡、外部楼宇照明等环境因素对路面照明的影响，并且更加适配 “车辆感应式道路照明控制” 等智能化照明场景的检测需求。
未来，随着道路照明向更高阶的智能化、环境友好化方向发展，与之匹配的检测技术也需要不断升级。基于空间、时间、光谱的全维度道路照明动态检测，将成为道路照明检测的主流趋势。通过精准、全面的测量数据，为道路照明的工程验收、日常巡检维护、智能设计优化提供客观依据，同时为干扰光、散溢光治理及光环境质量提升提供数据支撑，最终助力打造安全、节能、舒适、生态的高质量道路光环境。
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【参考文献】
[1]CIE150-2017 Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from outdoor lighting installations
[2] CJJ 45-2015:城市道路照明设计标准
[3] EN 13201-2015：Road Lighting
[4] ANSI/IESNA RP-8-22 Design Of Roadway Facility Lighting
[5] CIE 243:2021 Discomfort Glare in Road Lighting and Vehicle Lighting
[6] QB/T 5920—2023 照明产品频闪测量方法
[7] 陈聪,宋立,李晓妮,等.眩光测量的不确定度分析和测量方案探讨[C]//2018年中国照明论坛
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