噪聲地圖在環(huán)境噪聲監(jiān)測中的應(yīng)用

環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)訊:摘要：近年來，噪聲地圖在環(huán)境噪聲監(jiān)測中的應(yīng)用越來越深入。噪聲地圖技術(shù)結(jié)合地理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件仿真系統(tǒng)，利用聲學(xué)仿真軟件繪制、并通過實(shí)際數(shù)據(jù)檢驗(yàn)技術(shù)，生成二維或三維的噪聲值分布圖，以數(shù)字與渲染圖的方式高效、準(zhǔn)確、直觀的展現(xiàn)噪聲污染在區(qū)域范圍內(nèi)的分布狀況。因此，本文以以青島理工大學(xué)新校區(qū)為例，采用變網(wǎng)格劃分法，研究了基于 GIS 方法的噪聲地圖在區(qū)域環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用。

1.試驗(yàn)

1.1研究方法

對(duì)國內(nèi)外主要的噪聲預(yù)測模型作對(duì)比和分析，選取最優(yōu)的噪聲預(yù)測模型。利用百度地圖等工具，把該區(qū)域地圖數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入，根據(jù)所監(jiān)測環(huán)境區(qū)域的屬性，使用變網(wǎng)格測量法，繪制網(wǎng)格層，將研究區(qū)域劃分為不同的網(wǎng)格，生成不同的功能區(qū)數(shù)據(jù)庫，例如交通道路區(qū)、宿舍區(qū)、室外活動(dòng)區(qū)、教學(xué)辦公區(qū)等屬性數(shù)據(jù)庫。以網(wǎng)格點(diǎn)為基礎(chǔ)根據(jù)劃分的功能區(qū)的屬性、大小和形狀來布置研究需要的噪聲數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，生成噪聲數(shù)據(jù)采集點(diǎn)圖層。按照生成的噪聲數(shù)據(jù)采集點(diǎn)圖層通過 GPS 定位功能實(shí)現(xiàn)噪聲采集點(diǎn)的布置，用聲級(jí)計(jì)對(duì)布置的各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的每個(gè)時(shí)段的等效連續(xù) A 聲級(jí)進(jìn)行監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，通過 GPRS 將噪聲監(jiān)測采集的噪聲數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)發(fā)送到指定的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，對(duì)數(shù)據(jù)庫噪聲值做分析和處理，然后根據(jù)選取的最優(yōu)噪聲預(yù)測模型生成相應(yīng)區(qū)域的噪聲值，利用反距離加權(quán)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行插值，生成噪聲分布渲染圖，實(shí)現(xiàn)噪聲分布狀況可視化。

1.2測量方法

根據(jù)《聲學(xué) 環(huán)境噪聲測量方法》（GB/T 3222—1994），在采噪聲數(shù)據(jù)集時(shí)，測點(diǎn)應(yīng)距離任意反射物至少 3.5 m，距離地面的高度不低于 1.2 m，選擇積分式聲級(jí)計(jì)，對(duì)于一些噪聲相對(duì)固定和單一的區(qū)域使用按時(shí)間分段測量法，應(yīng)盡量保證天氣狀況正常，風(fēng)速維持在 5m/s 以下。以 10 min 的等效連續(xù) A 聲級(jí) Leq 來表示噪聲大?。?/p>

式中：LA為瞬時(shí) A 計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，dB；?為測量時(shí)段間隔，s。在實(shí)際應(yīng)用中，由于研究區(qū)域的布局、人口分布不均勻，生活功能區(qū)的不同等影響因素，造成了噪聲特性的不同，進(jìn)而影響聲場的不均勻分布，而等網(wǎng)格測量法在測量過程中簡單的進(jìn)行了區(qū)域劃分并沒有考慮噪聲分布不均勻的影響，對(duì)于一些較大的噪聲且聲特性相對(duì)復(fù)雜的聲場或者小噪聲卻分布相對(duì)集中的區(qū)域布點(diǎn)和測量，很容易造成區(qū)域內(nèi)的噪聲分布狀況反映不夠準(zhǔn)確、真實(shí)。因此，為使噪聲地圖更加準(zhǔn)確選擇變網(wǎng)格測量法。

2.結(jié)果與討論

針對(duì)所在校園的實(shí)際情況，使用變網(wǎng)格劃分法，對(duì)青島理工大學(xué)校園按照功能區(qū)和噪聲源的不同劃分區(qū)域。包括教學(xué)辦公區(qū)、宿舍休息區(qū)、商業(yè)生活區(qū)、體育場運(yùn)動(dòng)區(qū)在內(nèi)共劃分了 14 個(gè)區(qū)（只選取教學(xué)區(qū)，生活區(qū)，室外活動(dòng)區(qū)和住宅區(qū)做研究，見圖 1）06 為商業(yè)生活區(qū)，04、05、08 和 14 為學(xué)生宿舍休息區(qū)，01 是教學(xué)辦公區(qū)，02 區(qū)為圖書館，03、13 區(qū)為學(xué)生餐廳區(qū)，09 是戶外運(yùn)動(dòng)區(qū)，10、11 是體育場運(yùn)動(dòng)區(qū)。然后根據(jù)劃分區(qū)域的特點(diǎn)和面積布設(shè)相應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)共 73 處（見圖 2）。使用 GPS 對(duì)每個(gè)劃分的區(qū)域準(zhǔn)確布置測量裝置點(diǎn)，進(jìn)行為期 21 的連續(xù)噪聲監(jiān)測（8：00—20：00），數(shù)據(jù)的采集頻率為 60 s/次。根據(jù) 1.2 所述，選取正常狀況、風(fēng)速 5 級(jí)以下的天氣，以 9：00—19：00 為時(shí)間段采集噪聲，分 21 d 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，使用趨勢圖來檢查數(shù)據(jù)的分布特性，剔除偏離其分布特性的噪聲值，監(jiān)測結(jié)果見表1。

2.2噪聲渲染圖生成

讀取數(shù)據(jù)庫噪聲值和相應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，以各測點(diǎn)的平均等效連續(xù)A聲級(jí)值為基準(zhǔn)值，通過選取的噪聲預(yù)測模型生成噪聲數(shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲預(yù)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的插值工作，并將生成的數(shù)值轉(zhuǎn)換為地圖格式導(dǎo)入，設(shè)置合適的像元參數(shù)和半徑參數(shù)后，經(jīng)IRasterEdit導(dǎo)入到劃分的網(wǎng)格層中，再調(diào)節(jié)其大小，生成網(wǎng)格圖，使用IDW插值，最后對(duì)生成的柵格圖像進(jìn)行圖像渲染，生成校園環(huán)境噪聲等級(jí)圖，見圖3。

圖3 區(qū)域噪聲等級(jí)

2.3點(diǎn)噪聲時(shí)間變化分析

根據(jù)采集的噪聲數(shù)據(jù)，選取校園內(nèi)代表不同功能區(qū)的監(jiān)測點(diǎn)，獲得道路區(qū)域、教學(xué)區(qū)域、住宅和生活區(qū)域、居住區(qū)域各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的噪聲值變化（從 8：00—20：00），由表 1 可知，在靠近道路區(qū)域在整體上噪聲值高于其他區(qū)域，住宅區(qū)和生活區(qū)噪聲值都在正午和傍晚達(dá)到最高，這是因?yàn)樵摃r(shí)段正直學(xué)生上、下課，人流量大且相對(duì)集中；教學(xué)辦公區(qū)環(huán)境噪聲 LeqA值平均在 38 dB 左右，住宅區(qū)噪聲值在上午略低于教學(xué)區(qū)，下午略高于教學(xué)區(qū)。根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008），學(xué)校整體聲環(huán)境良好，在靠近道路區(qū)上下班高峰噪聲有所超標(biāo)。

2.4區(qū)域噪聲污染渲染圖分析

由圖 3 可知：商業(yè)街區(qū)域噪聲明顯偏大，戶外活動(dòng)區(qū)域和道路附近噪聲偏大，圖書館，宿舍和教學(xué)區(qū)聲環(huán)境良好。另外通過噪聲分布圖可以得出：校園噪聲等級(jí)圖能夠準(zhǔn)確，清晰地反映了校園噪聲的分布，能夠更好地用來指導(dǎo)區(qū)域的規(guī)劃和環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)。

3.環(huán)境噪聲監(jiān)測質(zhì)量控制對(duì)策

3.1監(jiān)測儀器的正確選擇與校準(zhǔn)

環(huán)保局應(yīng)該增加環(huán)境噪聲監(jiān)測資金投入，采購先進(jìn)的噪聲監(jiān)測設(shè)備，提升噪聲監(jiān)測水平。對(duì)于先進(jìn)的噪聲監(jiān)測設(shè)備，要求監(jiān)測人員掌握其操作技能，對(duì)此，可組織監(jiān)測工作人員參加專業(yè)技能培訓(xùn)，以確保其能熟練掌握監(jiān)測設(shè)備的操作方式，同時(shí)，提高監(jiān)測設(shè)備利用率，充分發(fā)揮監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值。需注意的是，環(huán)境噪聲監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集效果也會(huì)產(chǎn)生較大影響，對(duì)此，監(jiān)測人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行管理，制定完善的監(jiān)測設(shè)備維護(hù)管理制度，定期對(duì)其進(jìn)行檢查維護(hù)，降低監(jiān)測設(shè)備運(yùn)維成本，同時(shí)提高監(jiān)測質(zhì)量。

3.2測量結(jié)果的背景值修正

噪聲測量值與背景噪聲值之間的偏差如果在 10 dB（A）以上，則不需要對(duì)噪聲測量值進(jìn)行修正；如果噪聲測量值與背景噪聲值之間的偏差為 3～10 dB（A）之間，則需對(duì)噪聲測量值的誤差進(jìn)行修正；如果噪聲測量值與背景噪聲值之間的偏差在 3 dB（A）以內(nèi)，則需采取有效措施降低背景噪聲，根據(jù)實(shí)際情況選擇性地進(jìn)行修正。

3.3正確評(píng)價(jià)監(jiān)測結(jié)果

在環(huán)境噪聲監(jiān)測完成后，有些監(jiān)測人員對(duì)環(huán)境噪聲監(jiān)測工作認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)不需要進(jìn)行深入分析研究。對(duì)此，要求環(huán)境噪聲監(jiān)測人員在日常工作中，加強(qiáng)對(duì)于監(jiān)測設(shè)備所得數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用。在環(huán)境噪聲監(jiān)測中，數(shù)據(jù)超標(biāo)的問題較為常見，對(duì)此，需上報(bào)實(shí)際情況，禁止對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行隱瞞，以免影響環(huán)境噪聲監(jiān)測工作的順利進(jìn)行。此外，環(huán)境噪聲監(jiān)測單位還應(yīng)積極引入先進(jìn)的環(huán)境噪聲監(jiān)測系統(tǒng)，便于監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸和管理，提升噪聲監(jiān)測的信息化水平，提升監(jiān)測所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

結(jié)束語

利用計(jì)算機(jī)軟件仿真模擬與地理信息系統(tǒng)（GIS），以實(shí)際噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過噪聲預(yù)測模型生成噪聲數(shù)據(jù)點(diǎn)，采用 IDW 內(nèi)插模型以數(shù)字與圖形的方式再現(xiàn)了青島理工大學(xué)校園內(nèi)的噪聲分布。研究表明，這種噪聲預(yù)測方法可準(zhǔn)確便捷地對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)布控和數(shù)據(jù)的采集；地理信息系統(tǒng)強(qiáng)大的地空間信息處理能力，能夠高效準(zhǔn)確的將地理信息和噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理和分析，并很好地實(shí)現(xiàn)了區(qū)域環(huán)境噪聲的可視化，對(duì)噪聲的預(yù)測、評(píng)價(jià)和研究更加直觀深入。