Light Pollution Measurements and Evaluation by Unmanned Aerial Vehicle (UAV) in Atakum

Abstract

With the increase in the world's human population and the corresponding increase in urbanization density, settlements were quickly illuminated. As a result, the night sky brightness, that is, light pollution, is increasing all over the world. Light pollution has many negative effects on air pollution, human health, ecological environment, astronomy, and economy. In this context, measurements of sky brightness at night are very important for our planet. In this study, the amount of light energy escaping into space due to artificial lighting at nighttime was measured from 55 regions covering an area of 81 km2 in the Atakum district of Samsun. Previously, measurements of sky brightness were made near light sources from the earth. In this study, the Sky Quality Meter (SQM) device was mounted on the unmanned aerial vehicle (UAV) and used to measure the sky brightness at 50 m above the ground. By using the data measured by the SQM device and the geographical coordinates, a thematic iso-luminance map was created with the mapping software. With the obtained sky brightness values and surface area values, the total luminous flux emitted from the atmosphere to the space and cannot be used in lighting was found to be 53.37 million lumens. This energy corresponds to the electricity needs of 2094 families in Samsun every month.

Keywords

• Artificial Lighting
• Light Pollution
• Outdoor Lighting
• Unmanned aerial vehicle (UAV)
• Light Pollution Map

Atakum İlçesinde İnsansız Hava Aracı ile Işık Kirliliği Ölçümleri ve Değerlendirilmesi

Abstract

Dünya insan nüfusunun artması ve buna bağlı olarak şehirleşme yoğunluğunun artmasıyla yerleşim yerleri hızlıca aydınlatılmakta, sonucunda da tüm Dünya’da geceleyin gök parlaklığı yani ışık kirliliği artmaktadır. Işık kirliliğinin hava kirliği, insan sağlığı, ekolojik çevre, astronomi ve ekonomi konularında birçok olumsuz etkisi bulunmaktadır. Bu kapsamda, geceleyin gök parlaklığı ölçümleri toplumsal farkındalık ve kaliteli aydınlatma politikaları bakımından gezegenimiz için oldukça önem taşımaktadır. Bu çalışmada, Samsun ilinin Atakum İlçesi’nde bulunan 81 km2 alan içinde yer alan 55 farklı bölgenin yapay aydınlatmadan kaynaklanan ve uzaya giden yani aydınlatmada kullanılamayan ışık enerjisi miktarı ölçülmüştür. Ayrıca, çalışmada insansız hava aracına monte edilen Gök Parlaklığı Ölçer (SQM) cihazıyla yeryüzünden 50 m yükseklikten gök parlaklığı verileri toplanmıştır. Çalışmada alınan veriler ve coğrafi koordinatlar kullanılarak, haritalama yazılımı ile bölgenin tematik eş parlaklık haritası oluşturulmuştur. Çalışma sonucunda atmosferden uzaya giden ve doğrudan aydınlatmada kullanılmayan 53,37 milyon lümen/yıl ışık akısı bulunmuştur. Bu enerji Atakum’da her ay ortalama 2094 ailenin elektrik ihtiyacına karşılık gelmektedir.

Keywords

• Yapay Aydınlatma
• Işık kirliliği
• Dış Aydınlatma
• İnsansız hava aracı
• Gök Parlaklığı Haritası.
• Artificial Lighting
• Light Pollution
• Outdoor Lighting
• Unmanned aerial vehicle (UAV)
• Light Pollution Map

References

1. Z. Aslan, “Işık Kirliliği”, Işık Kirliliği ve Karanlık Gökyüzü Toplantısı, 2001.
2. R. Chepesiuk, “Missing the dark: health effects of light pollution,” National Institute of Environmental Health Sciences, 22-27, 2009.
3. W. R. Briggs, “Plant photoreceptors: proteins that perceive information vital for plant development from the lighting in Ecological consequences of Artificial Night Lightning,” Ecological Consequences of Artificial Night Lighting, 23-24, 2002.
4. M. Salmon, “Artificial night lighting and sea turtles,” Biologist, 50 (4), 163-168, 2003.
5. C. Rich and T. Longcore, Ecological Consequences of Artificial Night lighting, Island Press, 2013.
6. J. Bennie, T. W. Davies, D. Cruse, R. Inger and K.J. Gaston, “Cascading effects of artificial light at night: resource-mediated control of herbivores in a grassland ecosystem,” Philos T. R. Soc. B, 370 (1667), 20140131, 2015.
7. F. Falchi, P. Cinzano, D. Duriscoe, C. C. Kyba, C. D. Elvidge, K. Baugh, B. A. Portnov, N. A. Rybnikova and R. Furgoni, “The new world atlas of artificial night sky brightness,” Science Advances, 2 (6), e1600377, 2016.
8. R. Chepesiuk, “Missing the dark: health effects of light pollution,” National Institute of Environmental Health Sciences, 22-27, 2009.

9. B. Aslan, “Işığın Kirli Yüzü:Işık Kirliliği”, Ankara: S.S. ADA Eğitim Kooperatifi, Ankara, 2018.
10. Z. Aslan, B. Aslan, M. Altan and S. Özdemir, “Sky brightness measurement & light pollution mapping case study: Eskişehir city center and surroundings,” International Conference LPTMM – 2013, Light Pollution: Theory, Modelling, and Measurements, Smolenice, Slovakya, 2013, pp. 9-18.
11. Z. Aslan, “Bursa İli Işık Kirliliği Araştırma Projesi”. T.C. Sağlıklı Kentler Birliği, Bursa Büyükşehir Belediyesi, Bursa Amatör Astronomi Kulübü, isikkirliligi.org, 2020. https://www.skb.gov.tr/wp-content/uploads/2020/07/Bursa-BIKA-Raporu.pdf.
12. A. Yılmaz and T. Özdemir, “Measurement and determination of light pollution: case study of Malatya city,” Turkish Journal of Astronomy and Astrophysics, 38–43, 2021.
13. Sciencedaily, URL: https://www.sciencedaily.com/releases/2016/06/160627214634.htm (Erişim Tarihi: 26.03.2019).