摘要：場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)是國(guó)際一流綜合性體育場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。文章著重介紹了國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，分析了場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)的方法、要點(diǎn)及難點(diǎn)，比較了世界主要體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，為中國(guó)國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)確定了方向。

關(guān)鍵詞：體育場(chǎng) 場(chǎng)地照明 照度 照度均勻度 眩光 顯色性

1、國(guó)家體育場(chǎng)概況

第29屆夏季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)將于2008年在我國(guó)的首都北京舉行。

其主體育場(chǎng)——國(guó)家體育場(chǎng)位于奧林匹克公園中心區(qū)南部，北四環(huán)北面，北辰東路西側(cè)，北中軸路延長(zhǎng)線東面，占地22公頃，與西側(cè)的國(guó)家體育館、國(guó)家游泳中心相對(duì)于中軸線均勻布置。國(guó)家體育場(chǎng)將是北京奧林匹克公園內(nèi)的標(biāo)志性建筑，也是北京最大的，具有國(guó)際先進(jìn)水平的多功能體育場(chǎng)。

由中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院和瑞士Herzog & deMeuron建筑師事務(wù)所聯(lián)合創(chuàng)作的國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”方案在國(guó)家體育場(chǎng)工程招標(biāo)中一舉中標(biāo)，現(xiàn)處在緊張的設(shè)計(jì)階段，工程預(yù)計(jì)2003年11月29日開(kāi)工，2006年竣工。奧運(yùn)會(huì)期間，國(guó)家體育場(chǎng)將容納10萬(wàn)人，其中固定座位8萬(wàn)個(gè)，臨時(shí)座位2萬(wàn)個(gè)，奧運(yùn)會(huì)后將拆除臨時(shí)座位。與周圍建筑物相比，體育場(chǎng)整體抬高4.8ｍ，體育場(chǎng)由3～6%的緩坡與周圍連接，0層標(biāo)高－1.0ｍ，主要的設(shè)備機(jī)房、電視轉(zhuǎn)播車等大型機(jī)房、設(shè)備都設(shè)在0層，因此，國(guó)家體育場(chǎng)沒(méi)有地下層。除0層外，地上還有6層，體育場(chǎng)建筑高度66.87ｍ。國(guó)家體育場(chǎng)最有特色之處是可開(kāi)啟的屋頂，這在世界上也是為數(shù)不多的。

從使用上講，國(guó)家體育場(chǎng)要考慮近期與遠(yuǎn)期的使用，近期主要為2008年奧運(yùn)會(huì)承擔(dān)開(kāi)幕式、閉幕式、田徑比賽等任務(wù)，也是2008年傷殘人奧運(yùn)會(huì)的主會(huì)場(chǎng)。遠(yuǎn)期要考慮世界田徑錦標(biāo)賽、世界杯足球賽等特殊重大比賽。國(guó)家體育場(chǎng)還要承擔(dān)亞運(yùn)會(huì)、亞洲田徑錦標(biāo)賽、洲際綜合性比賽、全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)、全國(guó)足球聯(lián)賽等各類常規(guī)賽事，以及文藝表演、團(tuán)體活動(dòng)、商業(yè)展示會(huì)等非競(jìng)賽項(xiàng)目。

2、體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)

國(guó)家體育場(chǎng)為綜合性體育場(chǎng)。不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)場(chǎng)地照明的要求也不一樣。但是，不管體育場(chǎng)綜合了多少運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，都要同時(shí)滿足相關(guān)的國(guó)際單項(xiàng)體育組織、國(guó)際體育聯(lián)合會(huì)（General Association of International Sports Federation）、國(guó)際奧委會(huì)對(duì)場(chǎng)地照明的要求，否則體育場(chǎng)將不能通過(guò)驗(yàn)收。

2008年北京奧運(yùn)會(huì)將使用高清晰度電視（HDTV）向全球轉(zhuǎn)播，HDTV與普通電視系統(tǒng)相比，具有清晰度更高，圖像質(zhì)量更好，HDTV的數(shù)字信號(hào)不易受干擾等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也對(duì)照明提出了更高的要求。

2·1 體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家體育場(chǎng)主要競(jìng)賽項(xiàng)目包括田徑、足球等，因此，場(chǎng)地照明應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。一般地說(shuō)，國(guó)際體育組織制定的標(biāo)準(zhǔn)要高于我國(guó)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此在體育場(chǎng)場(chǎng)地照明的設(shè)計(jì)上，只需滿足前五項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)即可。

根據(jù)比賽的性質(zhì)、水平及要求，將比賽分級(jí)是很有必要的。國(guó)際體育聯(lián)合會(huì)GAISF根據(jù)比賽是否專業(yè)比賽進(jìn)行比賽分級(jí)，而國(guó)際足聯(lián)FIFA將足球比賽按是否有電視轉(zhuǎn)播進(jìn)行比賽分級(jí)。

體育場(chǎng)人工照明的目的是為參與比賽的人們提供良好的視覺(jué)環(huán)境。參與比賽有以下幾類人群：運(yùn)動(dòng)員、裁判員、官員；廣告商；電視、電影攝像人員；文字記者、攝影師；觀眾。因此，奧運(yùn)會(huì)主賽場(chǎng)的場(chǎng)地照明要使水平照度、某攝像機(jī)方向的垂直照度、照度均勻度U1和U2、顯色指數(shù)Ra、眩光指數(shù)GR、照度梯度等參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

國(guó)家體育場(chǎng)除主體育場(chǎng)外，在主場(chǎng)北面有兩塊熱身場(chǎng)地，可以進(jìn)行賽前熱身、訓(xùn)練、奧運(yùn)會(huì)后的群眾性體育健身活動(dòng)，熱身場(chǎng)地可以進(jìn)行田徑和足球比賽。

綜上所述，國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)要全面符合要求，同時(shí)還要滿足文藝演出、展示會(huì)等非競(jìng)技比賽的要求。為了便于管理、滿足節(jié)能要求，國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明模式較多，大致可分為以下幾種：

主體育場(chǎng)有：田徑訓(xùn)練、田徑國(guó)內(nèi)比賽、田徑TV轉(zhuǎn)播的國(guó)內(nèi)比賽、田徑TV轉(zhuǎn)播的國(guó)際比賽、田徑高清晰度電視HDTV轉(zhuǎn)播、田徑應(yīng)急電視轉(zhuǎn)播的比賽、足球Ⅴ級(jí)國(guó)際級(jí)比賽、足球Ⅳ級(jí)國(guó)內(nèi)比賽、足球Ⅲ級(jí)國(guó)內(nèi)比賽、足球Ⅱ級(jí)聯(lián)賽、俱樂(lè)部比賽、足球Ⅰ級(jí)訓(xùn)練賽及娛樂(lè)等12種，這是滿足比賽的最基本要求。不同的照明模式投入運(yùn)行的燈具數(shù)量也不一樣，實(shí)現(xiàn)不同模式的照明將由照明自動(dòng)控制系統(tǒng)完成。

附場(chǎng)照明模式有田徑訓(xùn)練和足球訓(xùn)練兩種。

2．2 體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

國(guó)家體育場(chǎng)包括田徑和足球賽場(chǎng)，其照明設(shè)計(jì)應(yīng)滿足這兩項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的要求。田徑運(yùn)動(dòng)除撐桿跳高、鐵餅、鏈球、標(biāo)槍等少數(shù)項(xiàng)目外，大都利用3ｍ高度以內(nèi)的低空間運(yùn)動(dòng)；而足球要在距地面上空30ｍ或更高的高度空間運(yùn)動(dòng)。因此，照明設(shè)計(jì)也要考慮賽場(chǎng)上空一定高度內(nèi)有均勻地亮度分布。

2.2.1 照明設(shè)計(jì)要確定照明方式

體育場(chǎng)照明方式主要有：四角式Corner column arrangements、側(cè)向式Side lighting arrangements、周邊式Circle lightingarrangements、混合式Mixed lighting arrangements等四種。各種方式的特點(diǎn)見(jiàn)表12。各種照明方式各有所長(zhǎng)，都有成功的實(shí)例。根據(jù)國(guó)家體育場(chǎng)的建筑、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，場(chǎng)地照明方式只能選擇側(cè)向式布燈，毫無(wú)疑問(wèn)，側(cè)向式布燈可以很容易地滿足足球比賽的要求。但對(duì)于田徑比賽，其比賽小項(xiàng)目較多，又比較分散，不同的項(xiàng)目對(duì)照明要求各不相同，如果側(cè)向式布燈不能滿足田徑要求，可以將側(cè)向式布燈向南北兩方向適當(dāng)延長(zhǎng)。2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)采用了混合式布燈，即在場(chǎng)地四角設(shè)置四個(gè)燈塔，在東西兩側(cè)共設(shè)置四條光帶。

2.2.2 選擇合適的燈具

燈具的參數(shù)有很多，在體育場(chǎng)場(chǎng)地照明中，應(yīng)注意兩點(diǎn)。一是光束的形狀，對(duì)于側(cè)向布燈宜采用矩形或梯形光束，不宜采用圓形光束。另一是光束角，光束角越小，光束越窄，投射的距離就越遠(yuǎn)。國(guó)家體育場(chǎng)采用側(cè)向布燈方式，東西側(cè)各兩條光帶，一條布置在頂棚的中后部，一條在頂棚的中前部，燈具投射距離大于50ｍ，因此選擇燈具時(shí)，其光束角應(yīng)小于45°。

2.2.3 確定燈具的安裝高度

燈具的安裝高度對(duì)垂直照度、眩光程度都產(chǎn)生影響，而且垂直照度和眩光是相互影響。燈具的安裝高度越高，越有利于控制眩光，但不利于提高垂直照度；相反，燈具的安裝高度越小，有助于提高垂直照度，但眩光同時(shí)增加。因此，在垂直照度與眩光控制之間找一個(gè)平衡點(diǎn)，使兩者都能滿足要求（參見(jiàn)圖３）。燈具的安裝高度按下面兩式計(jì)算：

H＝dtgφ （1）

ｈ≥15 （2）

式中：

H——燈具的安裝高度，單位：m；

d——燈具在賽場(chǎng)平面的投影點(diǎn)到場(chǎng)地中心線的垂直距離，單位：m。計(jì)算高度用的三角形與賽場(chǎng)平面垂直，又與足球場(chǎng)底線平行，當(dāng)然，該平面一定要通過(guò)計(jì)算確定燈具的安裝高度；

φ——計(jì)算三角形中燈具安裝高度所對(duì)應(yīng)的夾角，φ≥25°。

因此，先在球場(chǎng)平面上測(cè)量出d，再測(cè)量出角度φ，就可用式（1）、（2）計(jì)算出燈具的安裝高度h。

根據(jù)燈具的安裝高度，結(jié)合屋頂結(jié)構(gòu)、建筑特點(diǎn)，可以確定馬道gantry的位置，燈具及其鎮(zhèn)流器箱、電纜、配電柜等均安裝在馬道上。

2.2.4 計(jì)算燈具數(shù)量，合理布置燈具

根據(jù)上面所述的場(chǎng)地照明標(biāo)準(zhǔn)、燈具、照明方式、燈具安裝高度等，運(yùn)用專業(yè)燈具公司的計(jì)算軟件計(jì)算出燈具數(shù)量，并將燈具合理地布置在馬道的相關(guān)位置。這一步是場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)最重要的環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)大家注意以下幾點(diǎn)。

（1）攝像機(jī)的位置。2008年奧運(yùn)會(huì)賽事要向全球轉(zhuǎn)播，有HDTV、普通TV、慢動(dòng)作攝像、固定機(jī)位、移動(dòng)攝像、應(yīng)急電視等，攝像機(jī)多了，要求各點(diǎn)的垂直照度也高，尤其注意起跑線、終點(diǎn)線、投擲區(qū)、起跳點(diǎn)（線）、落地點(diǎn)、過(guò)桿處等處的垂直照度，攝像機(jī)在這些地方拍攝幾率很高。而且錄像仲裁photo－finish也必須使用相關(guān)的影像資料進(jìn)行裁決。田徑比賽還有特殊的攝像機(jī)，即110m長(zhǎng)的導(dǎo)軌攝像機(jī)rail camera，它沿著東西兩側(cè)直線跑道外側(cè)敷設(shè)，隨著運(yùn)動(dòng)員跑步而移動(dòng)，該段各點(diǎn)的垂直照度要求都很高。特寫(xiě)拍攝close－upcamera shots也是常用的，而特寫(xiě)拍攝也要求有很高的照明質(zhì)量。

（2）確定瞄準(zhǔn)點(diǎn)。瞄準(zhǔn)點(diǎn)從以下幾方面確定：一是光通利用率要高，絕大多數(shù)的光通要投射到場(chǎng)地內(nèi)，落到觀眾席上的光通不能超過(guò)場(chǎng)地光通的25％。二是場(chǎng)地照明要均勻。但場(chǎng)地上空一定高度內(nèi)也要有足夠的亮度，避免上空出現(xiàn)暗區(qū)。三是相鄰光束要有重疊，不同照明模式下都能滿足照度和照度均勻度的要求，即使有一盞燈損壞，也不致對(duì)照度及其均勻度產(chǎn)生太大影響。最后，要保證運(yùn)動(dòng)員、裁判員、觀眾視線范圍內(nèi)產(chǎn)生的眩光最??；

（3）為了避免對(duì)守門(mén)員、角球區(qū)附近進(jìn)攻隊(duì)員的視線干擾，以球門(mén)線中點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，底線兩側(cè)至少10°之內(nèi)不能布燈。因此，體育場(chǎng)東西側(cè)屋頂四條馬道與深色及其延長(zhǎng)區(qū)域相交之處均不能安裝燈具。

2．3 體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地功能繁雜，照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、難度大、時(shí)間短。主要難點(diǎn)有：

（1）國(guó)家體育場(chǎng)屋頂為可開(kāi)啟式，打開(kāi)屋頂為室外體育場(chǎng)，關(guān)閉屋頂則為室內(nèi)體育場(chǎng)，照明設(shè)計(jì)按室外場(chǎng)館設(shè)計(jì)還是按室內(nèi)體育場(chǎng)設(shè)計(jì)？就這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)部門(mén)正與有關(guān)部門(mén)進(jìn)行協(xié)商；

（2）國(guó)家體育場(chǎng)要舉行田徑、足球比賽，項(xiàng)目多，要求各不相同，場(chǎng)地照明模式至少有12種，燈具用量大，用電負(fù)荷也較大，場(chǎng)地照明控制復(fù)雜。而且每種模式都要滿足照度、照度均勻度、照度梯度等指標(biāo)要求，給設(shè)計(jì)帶來(lái)較大難題。綜合性的體育場(chǎng)比專用體育場(chǎng)在場(chǎng)地照明方面要復(fù)雜得多，綜合體育場(chǎng)平均用燈586盞，平均場(chǎng)地照明容量1016kW；專用體育場(chǎng)平均用燈233盞，平均場(chǎng)地照明容量445kW，用燈數(shù)量和場(chǎng)地照明容量相差一倍多。二是綜合性體育場(chǎng)照明模式多，控制復(fù)雜，近年來(lái)照明控制都是由智能型照明控制系統(tǒng)控制。三是功能增多、標(biāo)準(zhǔn)提高、技術(shù)進(jìn)步等因素促使場(chǎng)地照明用燈數(shù)量增加，照明用電負(fù)荷增大。98年全運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)用燈324盞，總?cè)萘?48kW；到了2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)，用燈增加到542盞，容量1084ｋＷ；2002年韓日世界杯，日本札幌圓頂體育場(chǎng)用燈增加到1098盞，容量1647ｋＷ；

（3）重新調(diào)整場(chǎng)地照明方案。由于結(jié)構(gòu)梁、玄桿等構(gòu)件的影響，經(jīng)常要對(duì)原照明方案進(jìn)行調(diào)整，甚至要重新設(shè)計(jì)，增大了體育場(chǎng)照明設(shè)計(jì)的難度和工作量；

（4）設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)任務(wù)重，技術(shù)難度大。2003年4月從全球13個(gè)方案中確定中標(biāo)方案，設(shè)計(jì)工作從此全面展開(kāi)，但設(shè)計(jì)周期只有7個(gè)月，2003年11月29日舉行開(kāi)工典禮，2006年竣工，整個(gè)工期只有三年多。

3、結(jié)束語(yǔ)

體育場(chǎng)場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)是體育場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，因工程設(shè)計(jì)正在進(jìn)行中，有些內(nèi)容不能深入、詳細(xì)地闡述，或沒(méi)能涉及到，隨著工程不斷深入，筆者還會(huì)對(duì)體育場(chǎng)場(chǎng)地照明進(jìn)行“再探”、“詳探”。本文著重介紹國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，它是設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收的根本、依據(jù)。由此設(shè)計(jì)依據(jù)，文中介紹了場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)的方法、要點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著2008年奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館設(shè)計(jì)工作全面開(kāi)展，希望有更多的同仁投身于奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館的研究、設(shè)計(jì)工作，為2008年的奧運(yùn)盛會(huì)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

最后，總結(jié)一下結(jié)論：

（1）場(chǎng)地照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)際奧委會(huì)、國(guó)際單項(xiàng)體育組織、國(guó)際體育聯(lián)合會(huì)、CIE的照明標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要滿足我國(guó)有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)；

（2）國(guó)家體育場(chǎng)的場(chǎng)地照明方式選擇側(cè)向式布燈；

（3）國(guó)家體育場(chǎng)場(chǎng)地照明要選擇合適的燈具，由計(jì)算得出燈具數(shù)量和燈具布置位置；

（4）特別關(guān)注攝像機(jī)對(duì)照明的要求。