日光光譜與大氣衰減影響下的建筑色彩定量方法研究.pdf

1、本文是國家自然科學(xué)基金《日光光譜與大氣衰減影響下的建筑色彩控制研究》(批準(zhǔn)號51078364)和2012年中央高校研究生科技創(chuàng)新基金自主研究項(xiàng)目(批準(zhǔn)號CDJXS12190008)的資助項(xiàng)目。建筑色彩包含社會(huì)人文及科學(xué)技術(shù)兩方面內(nèi)容,長期以來建筑色彩設(shè)計(jì)多是從歷史、文脈、習(xí)俗和審美等方面進(jìn)行的定性研究,忽視了科學(xué)的定量研究,從而使建筑師對實(shí)際空間中應(yīng)用的建筑物色彩變化情況(即建筑物色彩在空間中呈現(xiàn)的效果)不甚了解,無法對建筑色彩的設(shè)計(jì)進(jìn)

2、行準(zhǔn)確的把握,導(dǎo)致設(shè)計(jì)色彩與實(shí)際建成色彩效果出現(xiàn)較大的偏差。建筑色彩是在城市空間中呈現(xiàn)出來的,必然會(huì)受到日光光譜、日光色溫、大氣衰減、觀測距離和外飾面材料光反射特性等因素的影響,研究其影響和定量方法是建筑色彩設(shè)計(jì)不可缺少的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。本文根據(jù)我國光氣候分區(qū)圖和城市地理分布(東南西北及中部)選取了昆明、西寧、北京、深圳、南京、南昌和重慶7個(gè)代表性城市,對其中心區(qū)域的代表性建筑進(jìn)行色彩調(diào)查、拍照、取樣、測量、分析等工作,掌握了這些城市中心

3、區(qū)的建筑色彩現(xiàn)狀及外飾面材料使用情況,為本項(xiàng)目研究奠定基礎(chǔ)。
　　本文研究了典型日光及相關(guān)理論,對不同標(biāo)準(zhǔn)照明體下建筑色彩樣品色差進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得到了具有不同光譜功率分布的CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體 A、D50、D55、D75與D65下的色度差異;對不同天氣和受光條件對建筑色彩的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,分析了晴天日光照度、亮度及色溫的變化規(guī)律,得到了晴天受光、晴天背光、晴天陰影下和陰天與CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體D65下的色度差異;對我國不同光氣候分區(qū)

4、的7個(gè)代表性城市一天中不同太陽高度角的日光光譜等進(jìn)行跟蹤測試,分析不同光氣候分區(qū)日光光譜功率分布特性以及日光色溫對建筑色彩的影響,得到了色溫差|ΔK|與|Δa*|、|Δb*|和總色差ΔE的函數(shù)關(guān)系式。研究了空間顏色的衰減理論,包括大氣衰減的朗伯定律、粒子散射原理等,并在不同大氣能見度、不同觀測距離條件下對大氣對城市空間中建筑色彩的衰減規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,確定了城市空間中建筑色彩各參量的衰減函數(shù)關(guān)系式。對常用建筑外飾面材料(涂料、面磚、鋁

5、塑板和大理石)的光反射特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得到不同入射/觀測角度建筑外飾面材料的亮度和色度反射特性,并對其光澤度和光譜反射比進(jìn)行測量,研究建筑外飾面材料光反射特性與光澤度、反射比之間的相關(guān)關(guān)系。根據(jù)以上的研究,通過計(jì)算機(jī)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),選用普遍獲得成功的三層BP網(wǎng)絡(luò)作為基本結(jié)構(gòu)形式,將日光光譜、日光色溫、天氣和受光條件、大氣散射、大氣能見度、觀測距離、外飾面材料光反射特性、入射/觀測角度、材質(zhì)類型、光澤度、反射比等定量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析

6、,確定了建筑色彩定量計(jì)算的控制指標(biāo)和計(jì)算模型,開發(fā)了“建筑色彩定量計(jì)算”程序和“建筑色彩設(shè)計(jì)”軟件,為建筑色彩設(shè)計(jì)提供科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)支撐,解決了建筑色彩設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題,具有很強(qiáng)的理論性與實(shí)用性。
　　本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：⑴提出用日光光譜和大氣衰減理論來定量研究建筑空間色彩,為建筑色彩研究提供了一種新的方法。⑵研究不同光氣候分區(qū)的日光光譜功率分布特性,建立了建筑色彩參數(shù)與日光色溫之間的函數(shù)關(guān)系。⑶研究不同大氣能見度、不同觀測距離條件