01
差距随天变暗而增大
横轴是地图理论 SQM（越往右越暗）。中线是该亮度下实测残差的中位数，深带为 25–75 分位、浅带为 10–90 分位。背景色块是各波特尔等级对应的地图 SQM 区间。看中线如何从 0 附近一路下滑。
残差（实测 − 地图）随地图 SQM 的变化
灰点为单次读数；越贴近「残差 = 0」虚线，地图越准
残差中位数
25–75 / 10–90 分位带
残差 = 0（完美吻合）
在暗的一半（地图 ≥ 20.5），地图每声称暗 1 个星等，实测就少 — 个星等跟不上——这是一条明确的向下斜率。最佳吻合区在 地图 SQM ≈ 21.0–21.5（波特尔 4 到 3 的边界）：残差中位数 —，—% 的读数落在 ±0.2 mag 内。
02
逐级看：匹配度如何塌陷
按波特尔等级统计「落在 ±0.2 mag 内的读数比例」——这是地图在该等级下的可信度。波特尔 4 及以上（更亮）稳，进入 1–3 级明显下滑。
地图可信度 · 按波特尔等级
柱高 = 实测落在地图值 ±0.2 mag 内的比例；数字为该级残差中位数
| 波特尔 | 环境 | 地图 SQM 区间 | 样本 |
实测 p10–p90 | 实测中位 | 残差中位 | ±0.2内 | 匹配 |
03
与「波特尔标称 SQM」的错位
每个等级都有其标称的 SQM 区间（灰框）。把实测分布（箱体 = 25–75 分位，须 = 10–90 分位，横线 = 中位）叠上去：波特尔 4 的实测正落在框内；但 1–3 级的实测箱体整体下沉、跌出框外——地图称「1 级」的地方，实测往往只有「3–4 级」的暗度。
实测 SQM 分布 vs 波特尔标称区间
灰框 = 该等级标称 SQM 区间；彩色箱 = 实测分布（按残差方向着色）
波特尔标称区间
实测比地图亮（暗端）
实测比地图暗（郊区）
04
暗端解耦 · 自己调阈值
越往暗处，天顶 SQM 越贴近物理天花板（~22.0），几乎不再变化；但同样天顶读数的两个点，四周暗区的范围可以天差地别。拖动滑块换定义与阈值、拖动散点图里的金色虚线设「交叉点判定线」，下面的图、读数与分级表都会实时重算。无论怎么定义，你都会看到天顶在 ~21.8 附近封顶、之后由旷野大小接管。
交叉点：天顶何时封顶
横轴＝所选暗区指标，纵轴＝天顶 SQM；金线为均值，虚线为封顶值
—
05
谁才是真正的一级暗夜
三个天顶几乎相同（21.9–22.0）的站点，四周 240 km 见方的光污染实况却完全不同。同一个天顶读数，背后是三种截然不同的暗夜——差别全在旷野的大小。
06
地形遮挡：暗夜的隐形护城河
光污染是有方向的。几十公里外的城市，若那个方向正好被山脊挡在地平线以下，那束光根本进不来——所以"周围辉光"必须叠加地形遮挡。用公开的 Mapzen 地形瓦片，可算出每个方位的地平线角。
Crestone（美国科罗拉多）各方向地形地平线角
城市光穹低伏在地平线(~0°)；地平线角越高，那个方向的城市光越被挡死
| 方向 | N | NE | E · 前岭城市 | SE | S | SW · Alamosa | W | NW |
|---|
| 地平线角 | 3.2° | 5.8° | 3.9° | 2.1° | 3.8° | 5.6° | 12.1° | 2.7° |
整个东半边被 Sangre de Cristo 山脉筑成一道 3–12° 的墙，把 100km 外的丹佛/科泉/Pueblo 前岭城市群彻底挡在地平线以下——这就是它虽近大城市却仍是顶级暗点的物理原因。
加入地形后，"暗袋"被正确区分
同样天顶（~21.9–22.0），地形门控把被山挡住的光穹削掉；辉光指数越低越暗
| 站点 | 天顶 | 原始辉光 | 地形辉光 | 被山挡掉 |
|---|
| Tivoli（纳米比亚沙漠） | 22.00 | −3.70 | −3.70 | 0% |
| Wiruna（澳洲） | 21.96 | −2.42 | −2.42 | 0% |
| Kendrick Park（Flagstaff 旁） | 21.91 | −2.07 | −2.39 | 52% |
| Crestone（背靠 4300m 山脊） | 21.85 | −2.25 | −2.61 | 56% |
Kendrick Park 被圣弗朗西斯科峰(3850m)挡掉 52% 辉光 → 从"暗袋降 3 级"救回 2 级；Crestone 被挡 56% → 实际反超 Wiruna。地形还会挡月光（实测满月被山挡后少提亮 0.6 mag）。中国境内坐标须先做 GCJ-02 → WGS-84 修正（偏移 ~600m），否则地形遮挡算错。
07
动态光污染等级 · 完整框架
把所有因素拼起来：某地的等级不是固定数，而是随当夜天象变化的动态值，并分成"光污染"和"能不能看"两条轴。
评级公式
静态基准(某地固有,无月) = f( 天顶暗度 , 地形感知周围辉光 )
· ≥4 级(较亮)：天顶主导
· 1–3 级(暗端)：天顶 + 周围辉光(含地形遮挡)
当夜动态 有效SQM(t) = 基准 − Δ月光(t) − Δ银河(t) − Δ曙暮(t)
↓ 用重标定表反查
动态波特尔等级(t)
观测可行轴(独立) = 云(闸门) + 湿度 + 通透度
✅ 已从 16k 实测拟合
天顶↔SQM 重标定、云的双向影响、月光提亮曲线（满月高挂 +1.8 mag）。这些预测量独立、效应作用在天顶，能干净拟合。
✅ 用公开数据算得
周围辉光（光污染瓦片，距离加权 d⁻²·⁵）+ 地形遮挡（Mapzen 地形瓦片，地平线门控）。全程不依赖外部付费数据。
⏳ 唯一需外部真值
"周围辉光该降几级"——实测只有天顶、波特尔是全天空，此系数拟合不出来。现用物理模型 + 波特尔定义 + Walker 距离 + 标杆点锚定。
外部佐证
波特尔 1 vs 2 的定义本身就是"地平线有无光穹"（SQM 仅差 0.15–0.4）；NPS 专业界用全天空 ASL；Walker 定律给距离阈值——全指向同一思路。
实测验证：中国点1（4级，地图 21.24 ≈ 实测 21.25，天顶主导，吻合）；点2（地图 20.84 但实测仅 20.20，近处路灯 + 高湿度散射 −0.64 mag，达不到 4 级）——揭示"亚网格局部污染"需外部湿度/本地灯光数据（v2）。
08
为什么会这样，怎么用
暗端有一层「自然地板」
真实夜空受大气辉光、黄道光、银河本身限制，实测极限一般到 ~21.9–22.0。地图可以外推出更暗的数值，但天空到不了；加上云、月、曙暮光等干扰只会把读数往亮里拉，于是暗端残差单向为负、且越暗越大。
波特尔暗端的刻度极密
标称区间里，1/2/3 级挤在 21.69–22.00 这 0.3 mag 内，而 4 级独占 20.49–21.69 足足 1.2 mag。暗端零点几的实测误差就能跨越一个等级，这放大了「与标称 SQM 差异很大」的观感。
亮端也不是零偏差
郊区（波特尔 5–6）实测反而比地图略暗（残差 +0.1~+0.2），可能与 SQM-L 窄视场、以及地图对近郊亮度的平滑有关；城市端（7 及以下）又回到较好吻合。
天顶饱和 → 等级变成空间量
过了 SQM≈21.7，天顶读数触到天花板便不再增长（波特尔 3 起标准差已塌到 0.06，到 1 级仅 0.005）。此时决定「几级暗夜」的，是四周暗区的面积——即地平线上有没有光穹、旷野有多深，这正是波特尔当年定义 1/2 级时描述的东西。
给你的分析的建议
把地图值当作波特尔 4 级及更亮区域的可靠 SQM 估计；进入暗夜点，别再用天顶数值分辨 1/2/3 级，改用区域指标（到最近光穹的距离、100 km 内暗区占比）。这也解释了你实测中「暗区差异远大于 SQM 差异」的观察。