L’utilisation de l'éclairage nocturne extérieur présente différents aspects. Si la légitimité et les bénéfices de l’utilisation de la lumière artificielle en période nocturne sont communément admis, les effets négatifs ne sont pas inexistants et sont mis en avant depuis déjà plusieurs années. Les astronomes amateurs ont été parmi les premiers à signaler la gêne que ces lumières occasionnaient à leurs observations du fait de l’altération de la visibilité des étoiles. Aujourd’hui, on s’intéresse également aux impacts négatifs sur la santé humaine, avec notamment les troubles du sommeil liés à l’utilisation de la lumière bleue ; sur la biodiversité avec les déséquilibres sur la faune et la flore, répartition géographique proies / prédateurs, perturbation des cycles de reproduction, etc… ; sans négliger le sujet du gaspillage énergétique lié à une surutilisation et une mauvaise utilisation de la lumière.

Ces effets négatifs ont amené progressivement à parler de nuisances lumineuses puis de pollution lumineuse (dès lors que l’on intègre les impacts sur le vivant et les écosystèmes).

L’objectif principal de ce projet est de développer un système de mesure traçable de la luminance verticale et des caractéristiques colorimétriques - dont la température de couleur -, de scènes de nuit, vues d’avion, utiles à la caractérisation des éclairages et de leurs nuisances.

Objectifs

Traduire les besoins de la communauté en termes de grandeurs physiques et d’incertitudes associées.

Réaliser une plateforme optoélectronique embarquable en aéronef et basée sur des caméras matricielles.

Réaliser des références de luminances au sol.

Mener une étude métrologique incluant les conditions de vol, les conditions atmosphériques, les traitements du signal et de geo-référencement et l’étalonnage des systèmes optoélectroniques.

Diffuser les résultats du projet aux parties prenantes de la pollution lumineuse.

Résumé et premiers résultats

L’objectif de ce projet est d’apporter une contribution métrologique dans l’étude des éclairages extérieurs nocturnes en développant un système de mesure aéroporté délivrant des informations quantitatives sur la luminance et la colorimétrie.

Les effets négatifs de l’utilisation de la lumière artificielle en période nocturne sont démontrés depuis plusieurs années (santé humaine, biodiversité, consommation énergétique…) et ont amené à parler de nuisance / pollution lumineuse. La limitation de ce phénomène est devenue un enjeu important pour les politiques publiques liées à la transition énergétique. En France, différents décrets et lois se sont succédés pendant ces dix dernières années, créant un cadre réglementaire dense autour de l’utilisation de la lumière artificielle. Pour respecter ce cadre (puissance, direction d’éclairage, temporalité…) et préciser les impacts sur la biodiversité, les collectivités territoriales et la communauté scientifique (écologues et naturalistes…) ont exprimé le besoin d’acquérir de l’information pertinente sur l’intégralité des éclairages extérieurs, situés aussi bien dans l’espace public que dans le privé. Du point de vu métrologique, il s’agit notamment d’étudier les éclairages sous l’angle de la luminance et de la colorimétrie tout en adoptant un point d’observation permettant d’être homogène sur tout un parc d’éclairage, ce qui oriente vers des acquisitions aériennes.

Pour l’heure, les mesures de luminance et de température de couleur n’existent pas en imagerie aérienne. En revanche, le LNE-LCM, qui a déjà réalisé des cartographies à partir d’images aériennes nocturnes et visibles, possède une bonne expérience sur l’instrumentation aéroportée (voir figure 1). D’autre part, un premier panorama technologique nous assure qu’il existe des matériels, caméras scientifiques et filtres optiques adaptés, possédant les caractéristiques suffisantes pour construire un système de mesure utilisable à bord d’un aéronef. L’objectif principal du projet sera donc de réaliser un système d’imagerie aérienne traçable pour mesurer la luminance lumineuse et la température de couleur. Au-delà de l’aspect système et de sa capacité à mesurer toute la gamme de luminances, les difficultés à résoudre concernent aussi la connaissance des propriétés optiques de l’atmosphère. Dans un premier temps, elles seront évaluées à l’aide de références au sol à construire et, dans un second temps, elles feront l’objet de collaborations afin de les modéliser plus finement.

 

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Extrait de la cartographie aérienne des éclairages extérieurs de la ville de Paris et superposée à la photo-aérienne (source : Mairie de Paris ) »
Extrait de la cartographie aérienne des éclairages extérieurs de la ville de Paris et superposée à la photo-aérienne (source : Mairie de Paris ) »

 

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Impacts scientifiques et industriels

Le système de mesure développé dans le cadre du projet, sera traçable au SI et ouvrira de nouvelles possibilités de mesures pour les collectivités territoriales afin de répondre à leurs besoins. Ces besoins concernent principalement la caractérisation des sources lumineuses d’un parc donné (température de couleur, répartition géographie,etc…) et d’identifier les éventuels éclairages dirigés vers le ciel.

Ce système sera également un nouvel outil pour les futurs projets scientifiques d’étude des effets de la pollution lumineuse sur la santé humaine, la faune et la consommation énergétique.

Les connaissances et l’expérience acquises seront partagées au sein du comité technique de la Commission internationale de l'éclairage (CIE) relatif aux nuisances lumineuses.

Partenaires/Collaborations

Le LNE est déjà en contact avec différentes collectivités territoriales qui ont manifesté un intérêt certain pour de tels sujets.