Fig.1  Typical simulation model 

4 LED广告屏光侵扰多因素模拟

居住建筑窗口照度会随着LED广告屏面积、亮度、与居住建筑水平夹角、与居住建筑垂直夹角以及距受侵扰建筑水平直线距离五个参数的变化而变化。通过模拟研究这些变量对窗口照度的共同影响趋势，得出单一变量与窗口照度之间的关系。

4.1 模拟参数数值选取

单一因素模拟中将居住建筑的窗口尺寸定为1.5m*1.5m，五个变量具体取值根据前期调研分级如下。

1、 LED广告屏亮度取值

将LED屏亮度值在调研阈值之间按照等比数列进行分级，亮度划分为65cd/m2，195 cd/m2，585 cd/m2，1755 cd/m2，5265 cd/m2

2、 LED广告屏面积取值

LED屏面积在数值上呈等比变化，边长则呈等差变化。因此本次模拟LED屏面积分为48 m2,192 m2,432 m2,768 m2,1200 m2五个等级，设定参数宽高比为4：3，则宽高分别为8 m *6 m，16 m *12 m，24 m *18 m，32 m *24 m，40 m *30 m。

3、 LED广告屏距受侵扰建筑水平直线距离取值

水平直线距离取41m，106m，171m，236m，301m这五个距离，满足等差变化。

4、 居住建筑窗口与LED屏水平夹角取值

为满足夹角的等差变化和具体参数选择范围，水平夹角取值为0°，30°，60°这三个角度。

5、 居住建筑窗口与LED屏垂直夹角取值

垂直夹角取值为0°，30°，60°这三个角度。

4.2数据初步分析

通过模拟结果（表1）可知，模拟结果共1125个，最大值为3020.5945lx，最小值仅为为0.0011lx。利用SPSS软件可知，数据的标准偏差为221.378。说明数据较为分散，照度数据主要集中于100lx以内，约占91.38%。

表1数据统计结果

Table1 Data statistical results

4.3相关性分析

利用统计学原理，探讨单一模拟参数与居住建筑窗口照度之间的关系，用SPSS软件进行相关性分析，对模型进行皮尔森相关系数检验，如果P值0.01<P<0.05，则为差异显著，如果P<0.01，则差异极显著。根据表2所示，LED屏亮度与居住建筑窗口照度呈现正相关，P=0.286；LED屏面积和窗口照度显著相关，P值为0.180，表明两者呈现正相关；LED屏与居住建筑窗口间的垂直夹角和水平直线距离与窗口照度值均成呈现负相关，P值分别为-0.270和-0.160.；而窗口照度和水平夹角之间并没有明显的关联。

表2各变量与窗口照度相关性分析

Table2 Correlation analysis of variable and window illumination

**0. 在 0.01 水平（双侧）上显著相关。

5窗口照度与单一影响因素规律模拟及分析

5.1 LED屏亮度与窗口照度的关系

通过控制水平直线距离、LED广告面积、水平夹角和垂直夹角，分析LED屏亮度与窗口照度的关系。

1、 模拟参数值选取

控制变量的模拟参数取值根据调研数据选择（表3），LED屏水平直线距离、LED屏面积取值为其调研数据平均值，水平夹角和垂直夹角均取值均为0°。模拟自变量亮度参数数值按照等比数列分为以下21个等级：65 cd/m2，80.97251 cd/m2，100.87 cd/m2，125.6568 cd/m2，156.5346 cd/m2，195 cd/m2，242.9175 cd/m2，302.6099 cd/m2，376.9705 cd/m2，469.6038 cd/m2，585 cd/m2，728.7526 cd/m2，907.8297 cd/m2，1130.912 cd/m2，1408.811 cd/m2，1755 cd/m2，2186.258 cd/m2，2723.489 cd/m2，3392.735 cd/m2，4226.434 cd/m2，5265 cd/m2。

表3模拟参数表

Table3  Simulation parameters table

2、 模拟结果及分析

 模拟结果如图2所示，窗口照度值随着LED屏亮度值增加而增加，且趋势相近，呈现显著的相关性。

图2 模拟结果

Fig.2  Simulation results

为明确LED屏亮度与窗口照度的关系，对数据结果进行统计分析。如图3可知，决定系数R2值为1，模型拟合效果良好。因此得出，LED屏亮度跟受侵扰窗口照度为线性关系，拟合方程为 y = 0.0138x + 4E-05。

 

图3  LED广告屏亮度与窗口照度关系图

Fig.3  LED advertising screen brightness and window illumination diagram

5.2 LED广告屏面积与窗口照度的关系

通过控制LED广告亮度、水平夹角、垂直夹角和水平直线距离，可以分析LED屏面积与窗口照度的相互关系。

1、 模拟参数值选取

控制变量的模拟参数取值根据调研数据选择（表4），LED屏水平直线距离、LED屏亮度取值均为其调研数据平均值，垂直夹角和水平夹角取值均为0°。LED广告屏面积参数数值按等比数列分为21个等级，取值分别为：48 m2，69.12 m2，94.08 m2，122.88 m2，155.52 m2，192 m2，232.32 m2，276.48 m2，324.48 m2，376.32 m2，432 m2，491.52 m2，554.88 m2，622.08 m2，693.12 m2，768 m2，846.72 m2，929.28 m2，1015.68 m2，1105.92 m2，1200 m2。

表4模拟参数表

Table4  Simulation parameters table

2、 模拟结果及分析

模拟结果如图4所示，窗口照度值随着面积值增加而增加。

图4 模拟结果

Fig.4  Simulation results

图5  LED广告屏面积与窗口照度关系图

Fig.5  LED advertising screen area and window illumination diagram

通过控制LED屏亮度、面积、垂直夹角和水平夹角，分析水平直线距离与窗口照度的对应关系。

1、 模拟参数值选取

控制变量的模拟参数取值根据调研数据选择（表5），LED屏亮度、面积取值为其调研数据平均值，LED屏距居民窗口的水平和垂直夹角均取值均为0°。LED屏距受侵扰窗口的水平直线距离参数数值按等差数列可以分为以下21个等级41m，54 m，67 m，80 m，93 m，106 m，129 m，132 m，145m，158m，171m，184 m，197 m，210m，223m，236m，249 m，262m，275 m，288 m，301 m。

表5模拟参数表

Table5  Simulation parameters table

2、模拟结果及分析

模拟结果如图6所示， LED广告屏到居民窗口的水平直线距离越远，窗口照度值也就越低。

图6 模拟数据结果

Fig.6  Simulation results

对模拟数据进行分析可知，如图7，LED屏到居民窗口的水平直线距离与受侵扰窗口照度为指数函数关系，利用SPSS软件拟合可以得到拟合曲线：y = 109.85e^-0.014x，。

图

Fig.7  LED advertising screen from the window of the horizontal line distance and window illumination diagram

5.4 LED广告屏与窗口的水平夹角与窗口照度的关系

通过控制LED屏亮度、面积、LED屏与居住建筑窗口间的水平直线距离和垂直夹角，分析水平夹角与窗口照度的关系。

1、 模拟参数值选取

LED屏亮度、LED屏面积、LED屏距居民窗口的水平直线距离均取值为调研数据平均值，垂直夹角均取值均为0°（表6）。LED屏距窗口的水平夹角参数数值按等差数列可以分为以下21个等级：0°，3°，6°，9°，12°，15°，18°，21°，24°，27°，30°，33°，36°，39°，42°，45°，48°，51°，54°，57°，60°。

表6模拟参数表

Table6  Simulation parameters table

2、模拟结果及分析

图8 模拟结果

Fig.8  Simulation results

图9  LED广告屏与居民窗口水平夹角与窗口照度关系图

Fig.9  LED advertising screen and residents window horizontal angle and window illumination diagram

5.5 LED广告屏与窗口的垂直夹角与窗口照度的关系

通过控制LED屏亮度、面积、LED屏与受侵扰建筑窗口间的水平直线距离和水平夹角，分析垂直夹角与窗口照度的对应关系。

1、 模拟参数值选取

LED屏亮度、LED屏面积、LED屏距居民窗口的水平直线距离均取值为调研数据平均值，水平夹角均取值均为0°（如表7）。LED屏距窗口的垂直夹角参数数值按等差数列可以分为以下21个等级：0°，3°，6°，9°，12°，15°，18°，21°，24°，27°，30°，33°，36°，39°，42°，45°，48°，51°，54°，57°，60°。

表7模拟参数表

Table7  Simulation parameters table

2、模拟结果及分析

通过图10可知，垂直角度为0°时，窗口照度到达最大值。通过数据可知受侵扰窗口照度值随着垂直角度的增加而逐渐降低。

图10模拟结果

Fig.10  Simulation results

经过统计可知，LED屏与居住建筑窗口间的垂直夹角和窗口照度呈现三元一次方程的关系，如图11，拟合系数值为0.9999，程度较高，方程为y = 8E-05x³ - 0.0078x² + 0.0015x + 10.963。

图

Fig11.  LED advertising screen and residential windows vertical angle and window illumination diagram

6 总结

1. 本文通过模拟软件GWLE2015计算出居住建筑窗口的照度，通过窗口照度值是否满足相关标准来判断是否对居住区产生光侵扰，衡量是否超标的标准取值于《城市夜景照明设计规范》（JGJ/T 163-2008），因为本文研究的范围主要是商住混合区的LED广告屏，该区域属于E4区，综合实际情况取值为25lx。

2.对每个单一模拟参数与受侵扰建筑窗口照度进行相关性分析可知，LED屏亮度与居住建筑窗口照度显著正相关，P=0.286；LED屏面积和窗口照度显著相关，P值为0.180，表明两者呈正相关； LED屏与受侵扰建筑窗口间的垂直夹角和水平直线距离与窗口照度值均成呈负相关，P值分别为-0.270和-0.160；而水平夹角和受侵扰窗口照度之间并没有显著的相关性。

3.构建控制变量的模拟模型，最终可知。

① LED屏亮度与受侵扰窗口照度为线性关系，拟合方程： y = 0.0138x + 4E-05（R²=1）。

② LED屏面积参数与受侵扰窗口照度的为线性关系，拟合曲线：y = 0.036x + 0.1189（R²=1）。

③ LED屏到受侵扰居民窗口的水平直线距离与受侵扰居民窗口照度为指数函数关系，拟合曲线：（R²=0.9445）。

④ LED屏与受侵扰居住建筑窗口间的水平夹角与受侵扰窗口照度之间的关系为二元一次方程。拟合曲线：（R²=0.9999）。

⑤ LED屏与受侵扰居住建筑窗口间的垂直夹角和受侵扰窗口照度呈三元一次方程的关系，拟合曲线：（R²=0.9999）。

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