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Analyse de la pollution lumineuse
avec des outils amateurs
en Belgique
Thierry Hanon-Degroote [email protected]
Association pour la Sauvegarde du Ciel et
de l’Environnement Nocturne
www.ascen.be
Belgium Astronomy
www.beastro.be
Situation PL en Belgique
Preventie
Lichthinder vzw
« Nuit de l’obscurité »
depuis 1995
Sponsor :
Région Flamande
ASCEN
« Nuit de l’obscurité »
depuis 2004
Sponsor :
jusque 2010, IEW
après 2010 : ASCEN
3 régions, 3 gouvernements, 15 ministres et 7 secrétaires d’Etat, 60 cabinets ministériels
Superficie : 135ème pays au monde (equiv. ville de Lhassa )
Population : 75ème au monde
Densité de population : 349 hab./km² (16ème au monde)
Consommation énergétique : 8 617 kwh/hab. (14ème au monde)
Bruxelles
« Earth Hour »
« Nuit de l’obscurité »
Situation PL en Belgique
Pollution ou nuisance ?
http://avex.org.free.fr/cartes-pl/belgique/belgique-tpr-s.jpg
Situation PL en Belgique
Au niveau des communes / régions : • 40 à 50% budget = facture énergétique
Gestion : • depuis 2008, compétences de gestion du parc transférées…
aux fournisseurs d’énergie !
Missions reconnues :
- Sécuritaire
- Orientation nocturne
- Mise en valeur du patrimoine
- Diminution de la consommation…. (Plusieurs projets…)
Missions non encore reconnues :
- Réduction des nuisances
Situation PL en Belgique
….
Réponse faite par le Ministre de l’Environnement et
de l’Aménagement du territoire et de la Mobilité
à une lettre du président de l’ASCEN – 2010
Situation PL en Belgique
Source : « épure code de bonne pratique »
http://energie.wallonie.be
Exigences de Minimum,
pas de limites Maximum …
Peu de contraintes …
Éléments de réflexion
Comme « Astronome Amateur qui se sent concerné »
Contacts politiques :
- Un désintérêt poli, en période (très périodiquement) « politiquement troublée »…
Producteurs énergétiques : - Remplacer (LED, etc..) : OUI…
- Diminuer le nombre de luminaires : NON…
- Facture : impôts publics…
Contact avec communes :
- Varie au cas par cas… : car la facture est de toute façon chez eux
- Argument électoral : illuminations, mise en valeur du patrimoine, sécurité…
Constatations : 1) La « santé publique» n’est jamais pris en compte dans les études liées aux nuisances lumineuses…
2) Les « contributeurs à la pollution lumineuse » ne sont que rarement identifiés, donc analysés…
3) Des contacts avec les régions : elles ont de moins en moins de budgets…
4) Implantation urbanistique reste en partie de la responsabilité de la commune (réserve de nuit noire ?)
5) Contact « communal » plus accessible, et donc plus réactif
1 besoin : argumenter…
Capturer : méthode manuelle
Détecteurs : Luxmètre, SQM-L, feuille
Protocole : mesures sur place, 15m diamètre
: caractéristiques de l’endroit, météo
Résultats : mitigés…
Problèmes rencontrés :
- Précision dans les distances (« pas » et « mètre »)
- problème d’implantation = problème de mesure…
- angle de mesure Luxmètre <> SQM-L
- Lent…. Une rue = 1 nuit….
- Relation avec le voisinage et… la Police !
+ +
Capturer : résultats 1ère méthode
m
7,5
9,5
11,5
13,5
15,5
17,5
19 12,5 8 2 0 2 3,5 5 11 11 20
mag/arcsec²
SQM : 18
SQM : 14.56
SQM : 13.88
Mag.3 visuelle
Astro
Résultats : résultats 1ère méthode
Résultats : résultats 1ère méthode
Capturer : 2ème méthode, APN
Polaire
• 1 ère mesure
- altitude connue
- objet connu
- magnitude connue
Mesure référence
• 2ème mesure
• objet bien connu
• change selon période
de l’année
N
S
E O
S : Rotation - 180°
• 3 ème mesure
E, 90°
• 6 ème
optionelle
Zénith
• 4ème mesure
90° 90°
O, 270°
• 5 ème
optionelle
3 niveaux de bilan
- Rapide : 2 mesures
- Moyen : 4 mesures
- Complet : 6 mesures
Ouverture : f/4
ISO : 400
Objectif : 45mm (réel)
Durée : de 10 à 4 sec
selon APN
Capturer : résultats APN
Et ensuite ?
Mesures manuelles : lent, efficace pour un aspect très local
: difficile à mettre en œuvre
Mesures APN : efficace pour une étude globale
: qualité APN = qualité mesure + calibration
Mes objectifs ?
Communiquer : convaincre de l’intérêt
Montrer : contrer le syndrome « pas nous »
Comparer : liaison avec un projet « villes étoilées » (ASCEN 2012)
Inspiration…
Aube et al. 2007, Baddiley 2007, Lozi et al. 2008 pour l’AFA
«…ajoutant la contribution de chaque luminaire en prenant en compte à la fois
la lumière directement émise au dessus de l’horizontale mais aussi la lumière
réfléchie par le sol avec des coefficients de réflexion différent suivant la
nature des surfaces éclairées… »
Et ensuite ?
Besoins :
• base de données complète des luminaires à l’échelle d’une région, ville ou
rue
• les emplacements, les caractéristiques
Pas de données directement accessibles au particulier en BE,
( gestionnaire du parc = fournisseur d’énergie )
Premier objectif pratique : récolter (ou évaluer) les caractéristiques
Rapidement !
Disposer d’un modèle argumentatif pour de futures discussions
Eclairage en Belgique ?
Maille : env. 250m²
1 km
1 k
m
Presque 5 km
de route éclairée
par km²
Project LPMD
Light
Pollution
Mobile
Detector
Captor 1 Captor 2 Captor n
Processor GPSCapture
logic(s)
Raw Data
ProcessorProcessing
logic(s)
Filtered
Data
Mobile
Data Handling
1/2/3D models
Détecteur(s) : le choix actuel
Weight 370 g (270 g sensor + 100 g USB-cable)
Measurement range 500 mikro-Lux to 200 000 Lux
Noise 20 mikro-Lux at 1 mLux
Recording rate adjustable from 1 per s to 1 per hour
Detection limit 50 – 100 mikro-Lux
Operating temperature -25°C to 80°C
Storage temperature -30°C to 110°C
V2.3 3 captors : visual, Daylight, Near Infrared
IYA Lightmeter project
Dr. Günther Wuchterl
Thüringer Landessternwarte Tautenburg
http://kuffner-sternwarte.at/
Detection area
from 0.0005 to 200 000 Lux
Day
NiR TSL2560 LIGHT-TO-DIGITAL CONVERTER
16 bits value
Lumière visible
Effets « humain » maximum
LPMD - Premiers essais
Octobre 2009 - Orage
LPMD - Essais
Avril 2010 – Reprise des vols – Bxl Airport
LPMD
La galère de la calibration….
0
5
10
15
20
19 0 5 11 20
Mag/arcsec²
Lux (count * 2e-6)
Count * 1e-5
DayCount * 0,1
Nir * 0,1
Lux (Wolcraft)
Lux (count * 5e-7)
4 per. Mov. Avg. (Mag/arcsec²)
4 per. Mov. Avg. (Lux (Wolcraft))
A examiner…
Linéarité ?
Linéarité ?
2ème capteur
à vérifier…
LPMD : description…
Intel Celeron M 353 de 900 MHz
512 Mo de mémoire vive, un disque SSD de 4 Go,
lecteur SD, USB 2.0 (x3).
Fonctionne sous 9V (12V sans problème)
GPS Bluetooth
NMEA compatible
Bluetooth
Micro-Adapter
/*
PROJECT : LPMD
FILE: Merge GPS NMEA data to LightMeter data
AUTH: Basic source (GPS NMEA analysis) P.OH -
LightMeter & Google functions ; T.HDG - www.beastro.be
DESC: Input : 2 files, GPS.txt & LM.csv
Output = LP.txt GNUPlot format
LP.Kml Google KML Format, for Google Maps/Google Earth
LP.csv Comma Separated Variable, for SpreadSheet usage (Excel, Open
Office)
Parameters : - dynamically asked if not present
- batch mode via "<" redirection
- start : if 0, process all data, if not, indicates start number of "matched
record"
- end : indicates end number of "matched record"
- type : Google Earth modelisation view (models)
*/
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>
#include <dos.h>
main()
{
/* working zones for GPS */
+ +
Support
avec
masque
directionnel
+
+
+
+
LMPD : capture area
7m
10 m
1 m
A B C
A,B : Light effective
(captor + webcam)
C : Sky Glow
(captor)
Lightmeter : validation & tests
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1,50000
2,00000
2,50000
3,00000
3,50000
4,00000
4,50000
5,00000
5,50000
6,00000
6,50000
Reactivity study
- Main detector
latency : 1sec
10x ratio detection
value on 32 bits
- Day/NIR detector
Latency : 3 sec
Value on 16 bits
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0,00000
1,00000
2,00000
3,00000
4,00000
5,00000
6,00000
7,00000
f(lampe)
v
ite
sse
f(re
activite
) f(cla
rté
glo
ba
le)
km/h m/sec e (m) Type de
Voie
30 8,33 9 Voie secondaire
(1 à 2 voies)
50 13,89 14 Voie secondaire
(1 à 2 voies)
70 19,4 20 Voie secondaire
(1 à 2 voies)
90 25 25 Voie rapide
(1 à 3 voies)
120 33,33 34 Autoroute
(1 à 4 voies)
e
v
LPMD
First lights… in 15 mins !
LPMD
14 km² en 34 min… Acquisition 1 by sec
Rue 40Km/h
Voie rapide de 70 à 90km/h
Autoroute 120 km/h
Maillage 10, 20, 30 m !
LPMD v3
Détecteurs : le choix actuel
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 248 267 286 305 324 343 362 381 400
Aperture
Background
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
1 42 83 124 165 206 247 288 329 370 411 452 493 534 575 616 657 698 739 780 821 862 903
Aperture
Background
Count
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
3500000
4000000
1 12 23 34 45 56 67 78 89 100 111 122 133 144 155 166 177 188 199 210 221 232 243 254 265 276
Top view
Front view
Sky view
LPMD
Modélisations : en cours…
LPMD v3.2
« Indicateur de luminosité »
Belgique
- E (autoroute), A (Autoroute), R (Contournement)
- B (liaison), N (Nationales)
- Eclairage : 1 coté, 2 cotés, central, central + cotés, 1,2,3,4 voies
LPMD v4
Prochaine étape : modélisation des routes
1Lh(e) 1Rh(e) 1Bh(e)
e
h
hc
h’
l
Ic
Imax
l/2
h
hc
h’
l
Ic1
Imax
l/2
Ic2
Belgique
- E (autoroute), A (Autoroute), R (Contournement)
- B (liaison), N (Nationales)
- Eclairage : 1 coté, 2 cotés, central, central + cotés, 1,2,3,4 voies
Capture
Merge
GPS Light
LPMD
View 1
.kmd csv txt
Mode
Extract View 2
.kmd csv txt
Extract
Street model
Calibrat. Street
Definition
Questions & réponses
LPMD
Merci de votre attention
Normes…
Source : « épure code de bonne pratique »
http://energie.wallonie.be