Development of a digital camera-based measurement system for the international monitoring of the impact of light pollution on the environment (Q3923207)
Jump to navigation
Jump to search
Project Q3923207 in Hungary
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | Development of a digital camera-based measurement system for the international monitoring of the impact of light pollution on the environment |
Project Q3923207 in Hungary |
Statements
1 February 2017
0 references
31 December 2020
0 references
EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM
0 references
47°13'44.83"N, 16°37'7.54"E
0 references
A) A projekt során megvalósítani kívánt feladatok bemutatása A fényszennyezés egyre jelentősebb problémát jelent az ökoszisztémákban, de a környezettudományok ezen területe még mindig kevésbé kutatott, és főképpen a szükségesnél kisebb hangsúllyal szerepel a figyelemfelhívásban, törvényhozásban. Napjainkban egyre többet foglalkoznak az ún. „ökoszisztéma szolgáltatásokkal”. Egyre nyilvánvalóbb, hogy az emberi élet olyan alapvető feltételei mint a tiszta levegő, az ivóvíz, a kiegyensúlyozott klíma, a természetes táj, stb. a bioszférát alkotó ökoszisztémák hálózatának egészséges működését feltételezik. A fényszennyezés hatására a szárazföldi és vízi ökoszisztémákban végbemenő hosszú távú változásokról keveset tudunk, a globális ökológiai rendszerekre kifejtett hatását pedig még mindig messzemenően figyelmen kívül hagyjuk. A fényszennyezés számos ökológiai kockázattal jár. A legáltalánosabban előforduló probléma az, hogy a mesterséges fények zavart okoznak a tájékozódásban. Ennek folyományaként, főként a repülő állatok (de mások is, pl. a teknősök vagy a békák), egyszerűen eltévedhetnek, normális útvonaluk helyett fénycsapdába eshetnek vagy magas épületeknek ütközhetnek. A rövid hullámhosszú (hideg-fehér) fényt kibocsátó lámpák 6-10x nagyobb vonzó hatást fejtenek ki pl. az éjszaka aktív lepkefajokra, mint a nátrium lámpák. Éjszakai életmódot folytató fajok esetében a mesterséges fények lerövidíthetik azt az időszakot, ami megfelelő a táplálékszerzésre. A természetes fényviszonyok, a nappal és éjszaka természetes ritmusának, a megvilágítás időtartamának megváltozásával felborul az élőlények napi és éves bioritmusa, zavart szenved az endokrin rendszer működése, stb. A fényszennyezés megzavarja a táplálékláncot, feldarabolja az élőhelyeket, elkülöníti egymástól a fényre különböző módon reagáló szaporodó partnereket, zavarja az egyedek kommunikációját, megváltoztatja a versengési viszonyokat, az ökoszisztéma anyag-energia-információáramlását és mintázatait. Mindezen adatok és tények túlmutatnak az egyes fajokon és egyedeken, rávilágítva arra, hogy ilyen mértékű zavarás miatt már az életközösségek és ezáltal egy egész ökoszisztéma is sérülhet. A környezetet érő fényáram két jelentős csoportba osztható: a fényforrásokból távozó közvetlen fény, és a légköri szórásnak köszönhető szórt, diffúz fény. A városi környezetben a közvetlen, természeti környezetben a diffúz fény jelentősebb. A közvetlen fényhatások mérésére megvannak az elterjedt eljárások és eszközök, azonban a diffúz fény mérése több szempontból is kihívást jelent: általában a mérendő mennyiség kisebb a szokványos mérőműszerek méréshatáránál, terepi körülmények között kell mérni és a teljes leírást az égbolt fénysűrűségének eloszlása adja meg. Az egyedüli megoldás a teljes égbolt leképező fénysűrűség mérése. Nem léteznek azonban olyan felhasználásra kész (off the shelf) eszközök, amelyek jól alkalmazhatók erre a célra, hiszen a mérendő fénysűrűség értékek lényegesen alacsonyabbak annál, mint amit a hagyományos méréstechnikában használnak. Egy új mérési lehetőséget tett lehetővé a digitális fényképezőgépekben tapasztalt rohamos fejlődés. A magasabb kategória kamerái kellően érzékenyek ahhoz, hogy a fényszennyezésmentes helyeken is pontos mérési adatokhoz jussunk a teljes égboltról, környezetről, a mérések jól reprodukálhatóak és rövid idő alatt elvégezhetők. A pályázat támogatásával egy olyan mobil laboratóriumi környezet kiépítését végezzük el, amellyel hiánypótló méréseket végezhetünk nemzetközi kooperációban. A hosszabb távú cél egy közép-európai kutatóközpont létrehozása. A tervezett mérőrendszer terepi körülmények között is lehetővé teszi a pontos fénysűrűségméréseket természetes éjszakai fényviszonyok mellett is. A rendszer erőssége, hogy a terepi mérések lehetősége mellett ISO kalibrált elsődleges mérőműszerekkel a mobil kamerák folyamatosan, egy lépésben kalibrálhatóak. Ez jelentős előrelépés, mert a korábbi rendszerek több lépcsős kalibrálást alkalmaztak, és általában nem a sztenderd CIE mennyiségekkel (hanem pl csillagászati egységekkel) végezték a hitelesítést. A kialakított mérőrendszer további erőssége, hogy lehetővé teszi a párhuzamos, nagy felbontású leképező fénysűrűségmérések végzését. Egyedi eszközökkel már elkezdődött a digitális kamerákra épülő mérések használata. Azonban számos pont van, ahol további kutatásokra és újabb eljárásosokra van szükség, amelyek a pályázat segítségével megvalósíthatóak: - Egy alapvető követelmény a rendszerek folyamatos kalibrálása, a kamerák spektrális érzékenységének pontosabb figyelembevétele. Ennek megfelelően a terepen használható eszközöket kibővítjük olyan kalibrációs eszközökkel, amikkel laboratóriumi körülmények között folyamatosan kalibrálhatóak a kamerák. - A legfontosabb új elem, hogy azonos típusú, párhuzamosan kalibrált kamerákkal parallel mérések végzésére lesz lehetőség. Ez utóbbi nagyon fontos, mivel az égbolt fénysűrűsége folyamatosan változik. A mesterséges és természetes fényforrás (Hungarian)
0 references
A) Presentation of the tasks to be implemented during the project Light pollution is an increasingly significant problem in ecosystems, but this field of environmental science is still less researched, and is mainly less prominent than necessary in awareness-raising and legislation. Nowadays, the so-called “ecosystem services” are increasingly being addressed. It is increasingly evident that the basic conditions for human life such as clean air, drinking water, balanced climate, natural landscape, etc. presuppose the healthy functioning of the network of ecosystems that make up the biosphere. There is little knowledge about long-term changes in terrestrial and aquatic ecosystems due to light pollution, and its impact on global ecosystems is still largely ignored. Light pollution entails a number of ecological risks. The most common problem is that artificial lights disturb the orientation. As a result, mainly flying animals (but others such as turtles or frogs) can simply get lost, fall into a light trap instead of their normal course, or collide with tall buildings. Lamps emitting short wavelength (cold-white) light have a 6-10x greater attractive effect on e.g. active butterfly species at night than sodium lamps. For nightlife species, artificial lights may shorten the time that is appropriate for feeding. Changing the natural light conditions, the natural rhythm of day and night, the duration of illumination, the daily and annual biorhythms of living beings, disruption of the endocrine system, etc. Light pollution disrupts the food chain, fragments habitats, separates multiplying partners that react to light from each other, interferes with individual communication, changes competition conditions, the ecosystem’s material-energy information flows and patterns. All these data and facts go beyond individual species and individuals, highlighting that such disturbances can cause damage to communities and thus to an entire ecosystem. The luminous flux in the environment can be divided into two major groups: direct light emitted from light sources and diffuse light due to atmospheric dispersion. In the urban environment, diffuse light is more important in the immediate natural environment. There are common procedures and tools for measuring direct light effects, but measuring diffuse light is challenging in several ways: in general, the quantity to be measured is less than the limit of the standard measuring instruments, measured in field conditions and the full description is given by the distribution of the luminance of the sky. The only solution is to measure the total sky luminance. However, there are no off-the-shelf devices that can be used for this purpose, as the luminance values to be measured are significantly lower than those used in conventional measurement techniques. A new measurement option was made possible by the rapid development of digital cameras. The cameras of the higher category are sensitive enough to obtain accurate measurement data from the whole sky and environment, even in light pollution-free locations, the measurements can be easily reproduced and carried out in a short time. With the support of the tender, we are developing a mobile laboratory environment that can fill gaps in international cooperation. The longer term goal is to establish a Central European Research Centre. The planned measurement system also allows accurate measurements of luminance under field conditions, even in natural nightlight conditions. The strength of the system is that in addition to the possibility of field measurements, mobile cameras can be calibrated in one step with ISO calibrated primary measuring instruments. This is a significant step forward because previous systems used multi-stage calibrations and were not usually validated with standard CIE quantities (astronomical units for example). The additional strength of the established measurement system is that it allows parallel, high-resolution luminance measurements to be carried out. The use of measurements based on digital cameras has already started with unique tools. However, there are a number of points where further research and more procedures are needed, which can be achieved with the help of the application: — One essential requirement is the continuous calibration of the systems, more precise consideration of the spectral sensitivity of the cameras. Accordingly, field-based devices are extended with calibration devices that allow continuous calibration of cameras under laboratory conditions. — The most important new element is that parallel measurements will be possible with the same type of cameras calibrated in parallel. The latter is very important as the luminance of the sky is constantly changing. Artificial and natural light source (English)
8 February 2022
0 references
A) La présentation des tâches à exécuter au cours du projet La pollution lumineuse est un problème de plus en plus important dans les écosystèmes, mais ce domaine des sciences de l’environnement est encore moins étudié et est principalement moins important que nécessaire dans la sensibilisation et la législation. De nos jours, les «services écosystémiques» sont de plus en plus abordés. Il est de plus en plus évident que les conditions de base de la vie humaine telles que l’air pur, l’eau potable, le climat équilibré, le paysage naturel, etc. présupposent le bon fonctionnement du réseau d’écosystèmes qui composent la biosphère. Il existe peu de connaissances sur les changements à long terme des écosystèmes terrestres et aquatiques dus à la pollution lumineuse, et leur impact sur les écosystèmes mondiaux est encore largement ignoré. La pollution lumineuse comporte un certain nombre de risques écologiques. Le problème le plus courant est que les lumières artificielles perturbent l’orientation. Par conséquent, principalement les animaux volants (mais d’autres comme les tortues ou les grenouilles) peuvent tout simplement se perdre, tomber dans un piège léger au lieu de leur cours normal, ou entrer en collision avec de grands bâtiments. Les lampes émettant de courtes longueurs d’onde (blanc froid) ont un effet attractif de 6 à 10 fois plus important sur les espèces de papillons actifs la nuit que les lampes à sodium. Pour les espèces nocturnes, les lumières artificielles peuvent raccourcir le temps qui convient à l’alimentation. Changer les conditions de lumière naturelle, le rythme naturel du jour et de la nuit, la durée de l’illumination, les biorythmes quotidiens et annuels des êtres vivants, la perturbation du système endocrinien, etc. La pollution lumineuse perturbe la chaîne alimentaire, fragmente les habitats, sépare les partenaires multiplicateurs qui réagissent à la lumière les uns des autres, interfère avec la communication individuelle, modifie les conditions de compétition, les flux d’information matériel-énergie de l’écosystème et les schémas. Toutes ces données et faits vont au-delà des espèces et des individus, soulignant que ces perturbations peuvent causer des dommages aux communautés et donc à l’ensemble de l’écosystème. Le flux lumineux dans l’environnement peut être divisé en deux grands groupes: lumière directe émise par les sources lumineuses et lumière diffuse due à la dispersion atmosphérique. Dans l’environnement urbain, la lumière diffuse est plus importante dans l’environnement naturel immédiat. Il existe des procédures et des outils communs pour mesurer les effets directs de la lumière, mais il est difficile de mesurer la lumière diffuse de plusieurs façons: en général, la quantité à mesurer est inférieure à la limite des instruments de mesure standard, mesurée en conditions de terrain et la description complète est donnée par la répartition de la luminance du ciel. La seule solution est de mesurer la luminance totale du ciel. Toutefois, il n’y a pas d’appareils standard pouvant être utilisés à cette fin, étant donné que les valeurs de luminance à mesurer sont nettement inférieures à celles utilisées dans les techniques de mesure conventionnelles. Une nouvelle option de mesure a été rendue possible par le développement rapide des appareils photo numériques. Les caméras de la catégorie supérieure sont suffisamment sensibles pour obtenir des données de mesure précises de l’ensemble du ciel et de l’environnement, même dans des endroits exempts de pollution légère, les mesures peuvent être facilement reproduites et effectuées en peu de temps. Avec le soutien de l’appel d’offres, nous développons un environnement de laboratoire mobile capable de combler les lacunes de la coopération internationale. L’objectif à plus long terme est de créer un centre de recherche en Europe centrale. Le système de mesure planifié permet également des mesures précises de la luminance dans des conditions de terrain, même dans des conditions de lumière nocturne naturelle. La force du système est qu’en plus de la possibilité de mesures sur le terrain, les caméras mobiles peuvent être étalonnées en une seule étape avec des instruments de mesure primaires étalonnés ISO. Il s’agit d’une avancée significative car les systèmes précédents utilisaient des étalonnages multi-étapes et n’étaient généralement pas validés avec des quantités CIE standard (unités astronomiques par exemple). La résistance supplémentaire du système de mesure établi est qu’il permet d’effectuer des mesures parallèles de luminance à haute résolution. L’utilisation de mesures basées sur des appareils photo numériques a déjà commencé avec des outils uniques. Toutefois, il y a un certain nombre de points où des recherches plus approfondies et davantage de procédures sont nécessaires, qui peuvent être réalisées à l’aide de la demande: — Une exigence essentielle est l’étalonnage continu des systèmes, une prise en compte plus précise de la se... (French)
10 February 2022
0 references
Szombathely, Vas
0 references
Identifiers
GINOP-2.3.3-15-2016-00037
0 references