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随着现代化城市的发展,城市夜间光环境的建设已经成为城市建设的重要内容之一。然而由于现阶段的照明规划缺少适宜的照明标准和评价体系,使得光污染问题日益严重。光污染不仅影响天文观测,更危害人类健康和生态平衡,而大量的不合理照明也造成能源浪费,因此光污染观测和评价系统成为从根本上解决光污染的重要研究内容。本文根据城市夜间光环境特点,将城市空间光环境分成三个主要层次:城市夜空层、城市冠层、城市地表层。根据各层次光环境的主要影响因子和观测指标,分别针对每个层次研究制定了各自的观测方法,从而对整个城市大空间下的夜间光环境进行全面观测,并从定量和定性角度研究分析城市夜间光污染的空间分布特性,力求寻找适宜的城市光污染观测系统和表现方式,对后续科学地解决光污染问题具有重要的指导意义。在我国快速发展的照明系统引发的光污染问题日益突出的背景下,本文首先对国内外相关领域的研究进行文献整理和综述,提出本论文研究的目的、意义和方法。然后对城市光污染进行概述,并分析研究了天文气象、城市功能、照明设备等对城市夜间光污染的影响,为实地观测方案的形成提供理论储备和思路。通过前期相关研究,本文主要针对城市夜空层的亮度进行观测,研究分析城市天空层光环境与时间、气候、云层、月相和空气质量等影响因子之间的关系,试图建立关系模型来研究各因素对天空光污染的影响,提出光污染的规律性总结。然后,本文从城市冠层和地表层两个层次分别对城市空间光环境进行观测,分析了各空间层次随照明变化的情况和相互影响关系,以及不同城市功能区域的光环境特点,从而从城市内部空间探索研究整体空间的光污染分布特性。最终,本文初步探讨城市光污染分布特征的可视化方法,主要是利用前期实地调研数据,建立光污染分布的可视化的初步表达模型,直观表现区域的光污染分布特征;为后续光污染的可视化提供理论基础,并为未来夜间光污染监测评价系统的建立提供理论支持和实践性指导。提出了自己的最终结论以及后续的研究展望。