Analyse de la pollution lumineuse

avec des outils amateurs

en Belgique

Thierry Hanon-Degroote ttf@beastro.be

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