Thierry Hanon-Degroote

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
Superficie
Population
Densité de population
Consommation énergétique
: 135ème pays au monde (equiv. ville de Lhassa )
: 75ème au monde
: 349 hab./km² (16ème au monde)
: 8 617 kwh/hab. (14ème au monde)
3 régions, 3 gouvernements, 15 ministres et 7 secrétaires d’Etat, 60 cabinets ministériels
Preventie
Lichthinder vzw
« Nuit de l’obscurité »
depuis 1995
Bruxelles
« Earth Hour »
« Nuit de l’obscurité »
Sponsor :
Région Flamande
ASCEN
« Nuit de l’obscurité »
depuis 2004
Sponsor :
jusque 2010, IEW
après 2010 : ASCEN
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..)
Diminuer le nombre de luminaires
Facture
Contact avec communes :
Varie au cas par cas…
-
Argument électoral
: OUI…
: NON…
: impôts publics…
: car la facture est de toute façon chez eux
: illuminations, mise en valeur du patrimoine, sécurité…
Constatations :
1)
2)
3)
4)
5)
La « santé publique» n’est jamais pris en compte dans les études liées aux nuisances lumineuses…
Les « contributeurs à la pollution lumineuse » ne sont que rarement identifiés, donc analysés…
Des contacts avec les régions : elles ont de moins en moins de budgets…
Implantation urbanistique reste en partie de la responsabilité de la commune (réserve de nuit noire ?)
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
SQM : 14.56
Mag.3 visuelle
SQM : 18
SQM : 13.88
mag/arcsec²
Astro
17,5
15,5
13,5
11,5
9,5
7,5
m 19
12,5
8
2
0
2
3,5
5
11
11
20
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
Zénith
• 4ème mesure
N
E
O
S
O, 270°
• 5 ème
optionelle
E, 90°
• 6 ème
optionelle
S : Rotation - 180°
• 3 ème mesure
90°
3 niveaux de bilan
- Rapide : 2 mesures
- Moyen
: 4 mesures
- Complet : 6 mesures
90°
Ouverture
ISO
Objectif
Durée
: f/4
: 400
: 45mm (réel)
: 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 ?
Presque 5 km
de route éclairée
par km²
1 km
Maille : env. 250m²
1 km
Project LPMD
Light
Captor 1
Captor 2
Captor n
Mobile
Pollution
Capture
logic(s)
Processor
GPS
Raw Data
Mobile
Data Handling
Detector
Processing
logic(s)
Processor
Filtered
Data
1/2/3D models
Détecteur(s) : le choix actuel
Day
NiR
TSL2560 LIGHT-TO-DIGITAL CONVERTER
16 bits value
Detection area
from 0.0005 to 200 000 Lux
Weight 370 g
Measurement range
Noise
Recording rate adjustable
Detection limit
Operating temperature
Storage temperature
V2.3
(270 g sensor + 100 g USB-cable)
500 mikro-Lux to 200 000 Lux
20 mikro-Lux at 1 mLux
from 1 per s to 1 per hour
50 – 100 mikro-Lux
-25°C to 80°C
-30°C to 110°C
3 captors : visual, Daylight, Near Infrared
IYA Lightmeter project
Dr. Günther Wuchterl
Thüringer Landessternwarte Tautenburg
http://kuffner-sternwarte.at/
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….
20
A examiner…
15
10
Mag/arcsec²
Lux (count * 2e-6)
Count * 1e-5
DayCount * 0,1
2ème capteur
à vérifier…
Nir * 0,1
Lux (Wolcraft)
Lux (count * 5e-7)
4 per. Mov. Avg. (Mag/arcsec²)
4 per. Mov. Avg. (Lux (Wolcraft))
5
Linéarité ?
20
11
5
Linéarité ?
0
19
0
LPMD : description…
+
+
Bluetooth
Micro-Adapter
Intel Celeron M 353 de 900 MHz
512 Mo de mémoire vive, un disque SSD de 4 Go,
lecteur SD, USB 2.0 (x3).
+
GPS Bluetooth
NMEA compatible
/*
+
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)
*/
Fonctionne sous 9V (12V sans problème)
+
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>
#include <dos.h>
Support
avec
masque
directionnel
main()
{
/* working zones for GPS */
+
LMPD : capture area
7m
A
B
C
A,B : Light effective
(captor + webcam)
10 m
1m
C : Sky Glow
(captor)
Lightmeter : validation & tests
7,00000
6,00000
f(lampe)
5,00000
v
f(clarté globale)
e
f(reactivite)
vitesse
4,00000
3,00000
2,00000
Reactivity study
1,00000
0,00000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
- Main detector
latency : 1sec
10x ratio detection
value on 32 bits
6,50000
- Day/NIR detector
Latency : 3 sec
Value on 16 bits
6,00000
km/h
m/sec
e (m)
Type de
Voie
5,50000
5,00000
30
50
8,33
13,89
9
14
Voie secondaire
(1 à 2 voies)
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)
4,50000
4,00000
3,50000
3,00000
2,50000
2,00000
1,50000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
LPMD
First lights… in 15 mins !
LPMD
14 km² en 34 min…
Acquisition
Rue
Voie rapide
Autoroute
Maillage
1 by sec
40Km/h
de 70 à 90km/h
120 km/h
10, 20, 30 m !
LPMD v3
Détecteurs : le choix actuel
Sky view
100000
Count
90000
4000000
80000
3500000
70000
3000000
60000
Aperture
50000
Background
2500000
2000000
40000
1500000
30000
1000000
20000
500000
10000
0
0
1
1
42 83 124 165 206 247 288 329 370 411 452 493 534 575 616 657 698 739 780 821 862 903
Front view
450000
400000
350000
300000
250000
Aperture
Background
200000
150000
100000
50000
0
1
20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 248 267 286 305 324 343 362 381 400
Top view
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
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
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
GPS
Light
e
Merge
Street
Definition
Calibrat.
Street model
LPMD
1Lh(e)
h’
Ic
Imax
1Rh(e)
hc
h
Extract
View 1
Extract
View 2
1Bh(e)
Ic1
h
Mode
Ic2
h’
Imax
hc
l/2
l/2
l
l
.kmd
csv
txt
.kmd
csv
txt
Questions & réponses
LPMD
Merci de votre attention
Normes…
Source : « épure code de bonne pratique »
http://energie.wallonie.be