摘要：場地照明設(shè)計是國際一流綜合性體育場電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。文章著重介紹了國家體育場場地照明設(shè)計標準，分析了場地照明設(shè)計的方法、要點及難點，比較了世界主要體育場場地照明設(shè)計的特點，為中國國家體育場場地照明設(shè)計確定了方向。

關(guān)鍵詞：體育場 場地照明 照度 照度均勻度 眩光 顯色性

1、國家體育場概況

第29屆夏季奧林匹克運動會將于2008年在我國的首都北京舉行。

其主體育場——國家體育場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)，北中軸路延長線東面，占地22公頃，與西側(cè)的國家體育館、國家游泳中心相對于中軸線均勻布置。國家體育場將是北京奧林匹克公園內(nèi)的標志性建筑，也是北京最大的，具有國際先進水平的多功能體育場。

由中國建筑設(shè)計研究院和瑞士Herzog & deMeuron建筑師事務(wù)所聯(lián)合創(chuàng)作的國家體育場“鳥巢”方案在國家體育場工程招標中一舉中標，現(xiàn)處在緊張的設(shè)計階段，工程預(yù)計2003年11月29日開工，2006年竣工。奧運會期間，國家體育場將容納10萬人，其中固定座位8萬個，臨時座位2萬個，奧運會后將拆除臨時座位。與周圍建筑物相比，體育場整體抬高4.8ｍ，體育場由3～6%的緩坡與周圍連接，0層標高－1.0ｍ，主要的設(shè)備機房、電視轉(zhuǎn)播車等大型機房、設(shè)備都設(shè)在0層，因此，國家體育場沒有地下層。除0層外，地上還有6層，體育場建筑高度66.87ｍ。國家體育場最有特色之處是可開啟的屋頂，這在世界上也是為數(shù)不多的。

從使用上講，國家體育場要考慮近期與遠期的使用，近期主要為2008年奧運會承擔開幕式、閉幕式、田徑比賽等任務(wù)，也是2008年傷殘人奧運會的主會場。遠期要考慮世界田徑錦標賽、世界杯足球賽等特殊重大比賽。國家體育場還要承擔亞運會、亞洲田徑錦標賽、洲際綜合性比賽、全國運動會、全國足球聯(lián)賽等各類常規(guī)賽事，以及文藝表演、團體活動、商業(yè)展示會等非競賽項目。

2、體育場場地照明設(shè)計

國家體育場為綜合性體育場。不同的運動項目對場地照明的要求也不一樣。但是，不管體育場綜合了多少運動項目，都要同時滿足相關(guān)的國際單項體育組織、國際體育聯(lián)合會（General Association of International Sports Federation）、國際奧委會對場地照明的要求，否則體育場將不能通過驗收。

2008年北京奧運會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)字信號不易受干擾等優(yōu)點，但同時也對照明提出了更高的要求。

2·1 體育場場地照明設(shè)計標準

國家體育場主要競賽項目包括田徑、足球等，因此，場地照明應(yīng)符合標準。一般地說，國際體育組織制定的標準要高于我國的國家或行業(yè)標準，因此在體育場場地照明的設(shè)計上，只需滿足前五項國際標準即可。

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

體育場人工照明的目的是為參與比賽的人們提供良好的視覺環(huán)境。參與比賽有以下幾類人群：運動員、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，奧運會主賽場的場地照明要使水平照度、某攝像機方向的垂直照度、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)滿足標準要求。

國家體育場除主體育場外，在主場北面有兩塊熱身場地，可以進行賽前熱身、訓(xùn)練、奧運會后的群眾性體育健身活動，熱身場地可以進行田徑和足球比賽。

綜上所述，國家體育場場地照明設(shè)計要全面符合要求，同時還要滿足文藝演出、展示會等非競技比賽的要求。為了便于管理、滿足節(jié)能要求，國家體育場場地照明模式較多，大致可分為以下幾種：

主體育場有：田徑訓(xùn)練、田徑國內(nèi)比賽、田徑TV轉(zhuǎn)播的國內(nèi)比賽、田徑TV轉(zhuǎn)播的國際比賽、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級國際級比賽、足球Ⅳ級國內(nèi)比賽、足球Ⅲ級國內(nèi)比賽、足球Ⅱ級聯(lián)賽、俱樂部比賽、足球Ⅰ級訓(xùn)練賽及娛樂等12種，這是滿足比賽的最基本要求。不同的照明模式投入運行的燈具數(shù)量也不一樣，實現(xiàn)不同模式的照明將由照明自動控制系統(tǒng)完成。

附場照明模式有田徑訓(xùn)練和足球訓(xùn)練兩種。

2．2 體育場場地照明設(shè)計的要點

國家體育場包括田徑和足球賽場，其照明設(shè)計應(yīng)滿足這兩項運動的要求。田徑運動除撐桿跳高、鐵餅、鏈球、標槍等少數(shù)項目外，大都利用3ｍ高度以內(nèi)的低空間運動；而足球要在距地面上空30ｍ或更高的高度空間運動。因此，照明設(shè)計也要考慮賽場上空一定高度內(nèi)有均勻地亮度分布。

2.2.1 照明設(shè)計要確定照明方式

體育場照明方式主要有：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。各種方式的特點見表12。各種照明方式各有所長，都有成功的實例。根據(jù)國家體育場的建筑、結(jié)構(gòu)特點，場地照明方式只能選擇側(cè)向式布燈，毫無疑問，側(cè)向式布燈可以很容易地滿足足球比賽的要求。但對于田徑比賽，其比賽小項目較多，又比較分散，不同的項目對照明要求各不相同，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延長。2000年悉尼奧運會主體育場采用了混合式布燈，即在場地四角設(shè)置四個燈塔，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，在體育場場地照明中，應(yīng)注意兩點。一是光束的形狀，對于側(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。國家體育場采用側(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，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，但眩光同時增加。因此，在垂直照度與眩光控制之間找一個平衡點，使兩者都能滿足要求（參見圖３）。燈具的安裝高度按下面兩式計算：

H＝dtgφ （1）

ｈ≥15 （2）

式中：

H——燈具的安裝高度，單位：m；

d——燈具在賽場平面的投影點到場地中心線的垂直距離，單位：m。計算高度用的三角形與賽場平面垂直，又與足球場底線平行，當然，該平面一定要通過計算確定燈具的安裝高度；

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

因此，先在球場平面上測量出d，再測量出角度φ，就可用式（1）、（2）計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，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 計算燈具數(shù)量，合理布置燈具

根據(jù)上面所述的場地照明標準、燈具、照明方式、燈具安裝高度等，運用專業(yè)燈具公司的計算軟件計算出燈具數(shù)量，并將燈具合理地布置在馬道的相關(guān)位置。這一步是場地照明設(shè)計最重要的環(huán)節(jié)，在設(shè)計時，請大家注意以下幾點。

（1）攝像機的位置。2008年奧運會賽事要向全球轉(zhuǎn)播，有HDTV、普通TV、慢動作攝像、固定機位、移動攝像、應(yīng)急電視等，攝像機多了，要求各點的垂直照度也高，尤其注意起跑線、終點線、投擲區(qū)、起跳點（線）、落地點、過桿處等處的垂直照度，攝像機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)的影像資料進行裁決。田徑比賽還有特殊的攝像機，即110m長的導(dǎo)軌攝像機rail camera，它沿著東西兩側(cè)直線跑道外側(cè)敷設(shè)，隨著運動員跑步而移動，該段各點的垂直照度要求都很高。特寫拍攝close－upcamera shots也是常用的，而特寫拍攝也要求有很高的照明質(zhì)量。

（2）確定瞄準點。瞄準點從以下幾方面確定：一是光通利用率要高，絕大多數(shù)的光通要投射到場地內(nèi)，落到觀眾席上的光通不能超過場地光通的25％。二是場地照明要均勻。但場地上空一定高度內(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，也不致對照度及其均勻度產(chǎn)生太大影響。最后，要保證運動員、裁判員、觀眾視線范圍內(nèi)產(chǎn)生的眩光最??；

（3）為了避免對守門員、角球區(qū)附近進攻隊員的視線干擾，以球門線中點為基準點，底線兩側(cè)至少10°之內(nèi)不能布燈。因此，體育場東西側(cè)屋頂四條馬道與深色及其延長區(qū)域相交之處均不能安裝燈具。

2．3 體育場場地照明設(shè)計的難點

國家體育場場地功能繁雜，照明設(shè)計標準高、難度大、時間短。主要難點有：

（1）國家體育場屋頂為可開啟式，打開屋頂為室外體育場，關(guān)閉屋頂則為室內(nèi)體育場，照明設(shè)計按室外場館設(shè)計還是按室內(nèi)體育場設(shè)計？就這一問題，設(shè)計部門正與有關(guān)部門進行協(xié)商；

（2）國家體育場要舉行田徑、足球比賽，項目多，要求各不相同，場地照明模式至少有12種，燈具用量大，用電負荷也較大，場地照明控制復(fù)雜。而且每種模式都要滿足照度、照度均勻度、照度梯度等指標要求，給設(shè)計帶來較大難題。綜合性的體育場比專用體育場在場地照明方面要復(fù)雜得多，綜合體育場平均用燈586盞，平均場地照明容量1016kW；專用體育場平均用燈233盞，平均場地照明容量445kW，用燈數(shù)量和場地照明容量相差一倍多。二是綜合性體育場照明模式多，控制復(fù)雜，近年來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、標準提高、技術(shù)進步等因素促使場地照明用燈數(shù)量增加，照明用電負荷增大。98年全運會主體育場用燈324盞，總?cè)萘?48kW；到了2000年悉尼奧運會主體育場，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用燈增加到1098盞，容量1647ｋＷ；

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

（4）設(shè)計周期短，設(shè)計任務(wù)重，技術(shù)難度大。2003年4月從全球13個方案中確定中標方案，設(shè)計工作從此全面展開，但設(shè)計周期只有7個月，2003年11月29日舉行開工典禮，2006年竣工，整個工期只有三年多。

3、結(jié)束語

體育場場地照明設(shè)計是體育場電氣設(shè)計的重要內(nèi)容之一，因工程設(shè)計正在進行中，有些內(nèi)容不能深入、詳細地闡述，或沒能涉及到，隨著工程不斷深入，筆者還會對體育場場地照明進行“再探”、“詳探”。本文著重介紹國家體育場場地照明的設(shè)計標準，它是設(shè)計、施工、驗收的根本、依據(jù)。由此設(shè)計依據(jù)，文中介紹了場地照明設(shè)計的方法、要點和難點。隨著2008年奧運會場館設(shè)計工作全面開展，希望有更多的同仁投身于奧運會場館的研究、設(shè)計工作，為2008年的奧運盛會作出應(yīng)有的貢獻。

最后，總結(jié)一下結(jié)論：

（1）場地照明設(shè)計標準采用國際奧委會、國際單項體育組織、國際體育聯(lián)合會、CIE的照明標準，同時要滿足我國有關(guān)規(guī)范、標準；

（2）國家體育場的場地照明方式選擇側(cè)向式布燈；

（3）國家體育場場地照明要選擇合適的燈具，由計算得出燈具數(shù)量和燈具布置位置；

（4）特別關(guān)注攝像機對照明的要求。