浅析噪声地图绘制——为宁静生活导航
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浅析噪声地图绘制——为宁静生活导航

噪声地图是一种可以将区域噪声可视化的工具,通过仿真、测量相结合的方式,将“噪声”以更直观的视觉效果展现在“地图”上。



这里的噪声即指区域噪声分布情况,通常以噪声等值线等形式展示,其结果综合包括了公路、铁路、机场、固定源设备等不同类型的噪声源。

地图,指的则是地理信息系统GIS(Geography Information System),结合了区域地形、地势、地貌等信息,以及区域建筑分布、声源位置定位等地理信息。

所有信息通过地理坐标投影的方式,将符合真实定位及分布情况区域模型、噪声分布情况进行可视化展示。随着《“十四五”噪声污染防治行动计划》中提出,国家鼓励城市依托噪声地图、噪声溯源等信息化手段,加强噪声污染防治精准化管控,越来越多的城市开始尝试绘制自己的噪声地图。



一张很经典的图展示了地图底层叠合了

地形地貌、街道、建筑、人口等地理信息



噪声地图的绘制,通常依托于声环境仿真软件,常见的例如CadnaA、Lima-Predictor、SoundPlan等。类似传统环境声学仿真,在模型中导入各种图层数据、并输入噪声源信息,通过与实测数据校准、修正等一系列步骤,最终绘制出区域噪声地图。虽然两种仿真可以使用相同软件进行计算,且展示的结果形式也有相似之处。但背后的原理及细节,还是有着相当的区别和差距,这一点我们可以在之后的篇章里再谈。本篇主要将从噪声地图绘制的一般步骤,初步讲述一下一张噪声地图是如何产生的。


噪\声\地\图\绘\制


噪声地图的绘制过程大体分以下几步:

 1)数据收集和整理 

噪声地图的绘制需要大量的数据,例如地形地貌、街道、建筑、人口等GIS数据,声源位置及类型等噪声输入数据等。这些数据以图层形式展示,而背后又包含数据库形式的详细信息,比如建筑数据,图层是建筑轮廓,数据库则是建筑高度、建筑类别、名称等;再比如街道数据,图层是街道位置及走向,数据库则是街道车流量、车速、车道数量、坡度等信息。这些数据相互独立又相互关联,数据整理的过程大体就是根据所有数据的相关性,将图层信息与数据库信息一一对应,赋予每个类别数据的相关信息。同时又要根据现场实际情况,对图层信息做出调整和整理。


某项目为尽可能详细仿真,所需数据清单



 2)现场踏勘及测量 


通过对区域的现场踏勘,可以为模型建立时图层信息的修正提供事实依据,使模型准确度更高。同时了解、排查、补充现场噪声源信息,获得噪声测量数据,为模型中声源设置及校准提供实际数据,提高计算准确性。


某项目工程师现场测量并于噪声监测站数据对比



 3)模型建立 


有了前期数据整理结果,模型建立通常比较简单。只需将全部GIS数据在软件中导入,即可建立区域模型。


某区域三维GIS模型

包含了地形、地貌、建筑、交通干线、计算点等信息



 4)声源设置 


声源设置同理,将前期整理好的全部声源信息数据在软件中导入即可。需要注意的是所有GIS数据及声源数据,需要拥有相同的地理坐标投影,否则导入的数据无法叠合,导致模型建立失败。关于地理坐标投影的识别和转换,将在稍后的篇章里详细讲解。



 5)模型及声源校准 


这一步主要是参考测量数据和测量时的现场实际情况,将仿真结果与测量结果校准匹配,将模型细节及声源信息进行修正。校准是噪声地图绘制过程中最重要的步骤之一,这一步的准确性直接关系到噪声地图计算结果的准确性。



 6)计算参数设置 


经过建模及校准,噪声地图计算前的最后一个步骤,则是设置计算参数。其中主要包括计算高度、计算精度、地表及大气声学参数、计算气象条件、反射及衍射参数等。


Lima-Predictor中部分计算参数设置页面



 7)仿真计算 


仿真计算是消耗时间比较久的一步,主要和声源数量和计算精度有关,同样也受一些其他计算参数影响。有经验的工程师可以通过合理设置计算参数,和优化模型,来最大限度缩短计算时间。



 8) 结果绘制 


噪声地图可分为静态噪声地图和动态噪声地图。常见的静态噪声地图又可称为战略噪声地图,主要展现了区域一段周期的噪声平局分布情况,通常用于城市、交通干线、机场、工厂等长期声学规划。而动态噪声地图通过区域中布置的实时噪声监测点,将实时噪声监测信息呈现在噪声地图上,达到动态更新,可用于城市声环境实时监测与噪声超标管理和预警。


某项目区域静态噪声地图



某项目区域动态噪声地图




本文总结


本文主要介绍了噪声地图绘制的一般步骤。噪声地图是将区域噪声可视化的工具,结合地理信息系统展示噪声分布情况。噪声地图具有诸多优点,它能够以直观的视觉效果呈现区域噪声分布,为城市噪声污染防治提供精准化管控依据。

静态噪声地图可展现区域一段时间内的噪声平均分布情况,有助于城市、交通干线、机场、工厂等进行长期声学规划,合理布局和优化噪声源,提升区域的声环境质量。

动态噪声地图通过实时噪声监测点,将监测信息呈现在地图上,实现动态更新,可用于城市声环境实时监测与噪声超标管理和预警及时发现噪声问题并采取有效措施进行治理。

随着《“十四五” 噪声污染防治行动计划》的正式提出,越来越多的城市已经积极行动起来,将绘制噪声地图作为科学治理噪声污染的关键手段之一。这些城市充分认识到噪声地图在精准定位噪声源、直观呈现噪声分布以及为制定有效降噪策略提供依据等方面的重要价值,纷纷投入技术资源,致力于构建更加清晰、准确的噪声地图,为城市居民打造宁静、舒适的生活环境。



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