为解决城市隧道运营过程中隧道洞外亮度L_(20)(S)全天逐时变化差异大且实时获取困难的问题,结合3D打印隧道缩尺模型,提出以太阳辐照度为输入变量,将天空亮度、地面景物亮度耦合的L_(20)(S)实时计算方法。以北京芦花路隧道为测量对象,利用隧道缩尺模型代替实际隧道探究地面景物亮度变化规律,建立地面景物亮度与太阳辐照度的量化回归模型;利用太阳辐照度将CIE模型、Perez模型的计算值与实测值进行对比验证,以误差较小、计算较简便的CIE模型作为天空亮度模型,其误差在晴天工况和阴天工况下分别为4.26%、6.11%。对比耦合后的L_(20)(S)计算模型在不同季节、不同天气条件下的计算值与实测值,平均误差均在10%以内,表明该隧道洞外亮度实时计算方法在全季节、全气候条件下具有准确性和适用性。