噪声地图在环境噪声监测中的应用

摘要：近年来，噪声地图在环境噪声监测中的应用越来越深入。噪声地图技术结合地理信息系统和计算机软件仿真系统，利用声学仿真软件绘制、并通过实际数据检验技术，生成二维或三维的噪声值分布图，以数字与渲染图的方式高效、准确、直观的展现噪声污染在区域范围内的分布状况。因此，本文以以青岛理工大学新校区为例，采用变网格划分法，研究了基于 GIS 方法的噪声地图在区域环境噪声评价方面的应用。

1.试验

1.1研究方法

对国内外主要的噪声预测模型作对比和分析，选取最优的噪声预测模型。利用百度地图等工具，把该区域地图数据信息导入，根据所监测环境区域的属性，使用变网格测量法，绘制网格层，将研究区域划分为不同的网格，生成不同的功能区数据库，例如交通道路区、宿舍区、室外活动区、教学办公区等属性数据库。以网格点为基础根据划分的功能区的属性、大小和形状来布置研究需要的噪声数据采集点，生成噪声数据采集点图层。按照生成的噪声数据采集点图层通过 GPS 定位功能实现噪声采集点的布置，用声级计对布置的各个数据采集点的每个时段的等效连续 A 声级进行监测和数据采集，通过 GPRS 将噪声监测采集的噪声数据及对应的经纬度坐标发送到指定的服务器数据库，对数据库噪声值做分析和处理，然后根据选取的最优噪声预测模型生成相应区域的噪声值，利用反距离加权数学模型进行插值，生成噪声分布渲染图，实现噪声分布状况可视化。

1.2测量方法

根据《声学 环境噪声测量方法》（GB/T 3222—1994），在采噪声数据集时，测点应距离任意反射物至少 3.5 m，距离地面的高度不低于 1.2 m，选择积分式声级计，对于一些噪声相对固定和单一的区域使用按时间分段测量法，应尽量保证天气状况正常，风速维持在 5m/s 以下。以 10 min 的等效连续 A 声级 Leq 来表示噪声大小：

式中：LA为瞬时 A 计权声压级，dB；?为测量时段间隔，s。在实际应用中，由于研究区域的布局、人口分布不均匀，生活功能区的不同等影响因素，造成了噪声特性的不同，进而影响声场的不均匀分布，而等网格测量法在测量过程中简单的进行了区域划分并没有考虑噪声分布不均匀的影响，对于一些较大的噪声且声特性相对复杂的声场或者小噪声却分布相对集中的区域布点和测量，很容易造成区域内的噪声分布状况反映不够准确、真实。因此，为使噪声地图更加准确选择变网格测量法。

2.结果与讨论

针对所在校园的实际情况，使用变网格划分法，对青岛理工大学校园按照功能区和噪声源的不同划分区域。包括教学办公区、宿舍休息区、商业生活区、体育场运动区在内共划分了 14 个区（只选取教学区，生活区，室外活动区和住宅区做研究，见图 1）06 为商业生活区，04、05、08 和 14 为学生宿舍休息区，01 是教学办公区，02 区为图书馆，03、13 区为学生餐厅区，09 是户外运动区，10、11 是体育场运动区。然后根据划分区域的特点和面积布设相应监测点共 73 处（见图 2）。使用 GPS 对每个划分的区域准确布置测量装置点，进行为期 21 的连续噪声监测（8：00—20：00），数据的采集频率为 60 s/次。根据 1.2 所述，选取正常状况、风速 5 级以下的天气，以 9：00—19：00 为时间段采集噪声，分 21 d 进行数据采集，使用趋势图来检查数据的分布特性，剔除偏离其分布特性的噪声值，监测结果见表1。

2.2噪声渲染图生成

读取数据库噪声值和相应的经纬度坐标，以各测点的平均等效连续A声级值为基准值，通过选取的噪声预测模型生成噪声数据点，实现对噪声预测点数据的插值工作，并将生成的数值转换为地图格式导入，设置合适的像元参数和半径参数后，经IRasterEdit导入到划分的网格层中，再调节其大小，生成网格图，使用IDW插值，最后对生成的栅格图像进行图像渲染，生成校园环境噪声等级图，见图3。

图3 区域噪声等级

2.3点噪声时间变化分析

根据采集的噪声数据，选取校园内代表不同功能区的监测点，获得道路区域、教学区域、住宅和生活区域、居住区域各个时间点的噪声值变化（从 8：00—20：00），由表 1 可知，在靠近道路区域在整体上噪声值高于其他区域，住宅区和生活区噪声值都在正午和傍晚达到最高，这是因为该时段正直学生上、下课，人流量大且相对集中；教学办公区环境噪声 LeqA值平均在 38 dB 左右，住宅区噪声值在上午略低于教学区，下午略高于教学区。根据《声环境质量标准》（GB 3096—2008），学校整体声环境良好，在靠近道路区上下班高峰噪声有所超标。

2.4区域噪声污染渲染图分析

由图 3 可知：商业街区域噪声明显偏大，户外活动区域和道路附近噪声偏大，图书馆，宿舍和教学区声环境良好。另外通过噪声分布图可以得出：校园噪声等级图能够准确，清晰地反映了校园噪声的分布，能够更好地用来指导区域的规划和环境噪声评价。

3.环境噪声监测质量控制对策

3.1监测仪器的正确选择与校准

环保局应该增加环境噪声监测资金投入，采购先进的噪声监测设备，提升噪声监测水平。对于先进的噪声监测设备，要求监测人员掌握其操作技能，对此，可组织监测工作人员参加专业技能培训，以确保其能熟练掌握监测设备的操作方式，同时，提高监测设备利用率，充分发挥监测设备的应用价值。需注意的是，环境噪声监测设备的运行状态对噪声监测数据的收集效果也会产生较大影响，对此，监测人员应加强对监测设备的运行管理，制定完善的监测设备维护管理制度，定期对其进行检查维护，降低监测设备运维成本，同时提高监测质量。

3.2测量结果的背景值修正

噪声测量值与背景噪声值之间的偏差如果在 10 dB（A）以上，则不需要对噪声测量值进行修正；如果噪声测量值与背景噪声值之间的偏差为 3～10 dB（A）之间，则需对噪声测量值的误差进行修正；如果噪声测量值与背景噪声值之间的偏差在 3 dB（A）以内，则需采取有效措施降低背景噪声，根据实际情况选择性地进行修正。

3.3正确评价监测结果

在环境噪声监测完成后，有些监测人员对环境噪声监测工作认识不足，认为对于监测数据不需要进行深入分析研究。对此，要求环境噪声监测人员在日常工作中，加强对于监测设备所得数据的处理和应用。在环境噪声监测中，数据超标的问题较为常见，对此，需上报实际情况，禁止对数据进行隐瞒，以免影响环境噪声监测工作的顺利进行。此外，环境噪声监测单位还应积极引入先进的环境噪声监测系统，便于监测数据的传输和管理，提升噪声监测的信息化水平，提升监测所得数据的准确性和可靠性。

结束语

利用计算机软件仿真模拟与地理信息系统（GIS），以实际噪声监测数据为基础，通过噪声预测模型生成噪声数据点，采用 IDW 内插模型以数字与图形的方式再现了青岛理工大学校园内的噪声分布。研究表明，这种噪声预测方法可准确便捷地对研究区域进行监测点布控和数据的采集；地理信息系统强大的地空间信息处理能力，能够高效准确的将地理信息和噪声数据进行叠加处理和分析，并很好地实现了区域环境噪声的可视化，对噪声的预测、评价和研究更加直观深入。