CN105737971A - 一种城市噪声3d数字地图制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市噪声3D数字地图制作方法，包括(1)通过城市空间形态模块记录城市空间形态数据；(2)通过噪声即时采集模块对即时声源信息进行采集和处理，建立声源即时采集数据库；(3)通过噪声三维信息模拟和显示模块对城市空间形态数据和声源即时采集数据库进行城市噪声的三维模拟，并输出城市噪声三维地图。本发明基于GIS(地理信息***)和城市坐标***将声环境数据信息与计算机数据库结合，通过数据转译，将无法肉眼观测的噪声进行可视化表达，将所需要的数据动态地通过计算机显示，可以直观、快速地获取所需信息，有利于对城市噪声消减，提升城市环境质量，引导交通调整，建立交通宁静区的研究。

Description

一种城市噪声3D数字地图制作方法

技术领域

本发明涉及一种城市噪声3D数字地图制作方法，属于3D数字地图设计方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的不断加快和城市的飞速发展，环境问题越来越成为城市发展中的重要问题，阻碍着城市可持续的发展。噪声污染与水、大气、固体废物污染并称为城市环境问题的四大公害，城市噪声问题是当前城市发展面临的环境问题之一，严重影响着城市居民的日常生活，国内外对城市噪声预测、噪声的控制与防护进行了广泛的研究，对噪声的起源、传播、控制与消减已有较多的成果，但是较少关注城市声环境与城市空间形态、建筑空间布局之间的相互影响关系，更缺乏基于城市空间的声环境的城市噪声3D数字地图制作和显示技术。

目前噪声地图的模拟与绘制主要源于欧美的研究体系和法规要求，主要是基于一些计算公式对噪声进行计算，这一方法从噪音本身出发，忽略了城市空间自身形态对噪声的影响从而了噪声地图的精确度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种城市噪声3D数字地图制作方法，将噪声环境数据通过不同的图层映射到数据库中，将不同环境因素和城市空间形态下的噪声情况清晰、直观地输出显示，有助于城市噪声消减和交通宁静区的研究。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种城市噪声3D数字地图制作方法，包括如下步骤：

(1)通过城市空间形态模块记录城市空间形态数据；

(2)通过噪声即时采集模块对即时声源信息进行采集和处理，建立声源即时采集数据库；

(3)通过噪声三维信息模拟和显示模块对城市空间形态数据和声源即时采集数据库进行城市噪声的三维模拟，并输出城市噪声三维地图。

所述步骤(1)通过城市空间形态模块记录城市空间形态数据，具体包括如下步骤：

(11)根据实际测绘与遥感地图获得作业范围的三维矢量图；

(12)对三维矢量图进行简化，然后运用AUTOCAD软件中的格式转换命令将简化后得到的所有矢量数据保存为多段线格式；

(13)将保存为多段线格式的矢量数据拆分为道路中心线、建筑平面轮廓线和建筑层数，将道路中心线保存在道路中心线图层中，将建筑平面轮廓线保存在建筑平面轮廓线图层中，将建筑层数保存在建筑层数图层中。

所述步骤(2)通过噪声即时采集模块对声源信息进行即时采集，建立声源即时采集数据库，具体包括如下步骤：

(21)根据多点定时的测量方法采集作业范围内道路上的车流数据；

(22)根据采集到的车流数据计算车流量，以总车数和重车比率的方式表达车流量，总车数＝重型车数+普通车数，重车比率＝重型车数/总车数，大型车与中型车归类为重型车，小型车归类为普通车；

(23)将道路的自身属性和对应的车流量在EXCEL表格中进行整理，建立声源即时采集数据库；道路的自身属性包括道路宽度、道路平均车速、道路车速限值和道路表面类型。

所述步骤(3)通过噪声三维信息模拟和显示模块对城市空间形态数据和声源即时采集数据库进行城市噪声的三维模拟，并输出城市噪声三维地图；采用Cadna/A软件作为噪声预测模型软件，具体包括如下步骤：

(31)导入城市空间形态数据，集合建筑平面轮廓线图层和建筑层数图层形成模拟需要的三维建筑物图元；

(32)导入城市空间形态数据和声源即时采集数据库，将道路中心线图层转换为道路，输入道路对应的车流量、道路宽度、道路平均车速、道路车速限值和道路表面类型，形成模拟需要的声源；

(33)设置网格大小为5m×5m，设置接收高度为距离地面1.5m，进行外部空间噪声环境的模拟、建筑表面噪声环境模拟和指定剖面空间噪声环境模拟。

将模拟结果与使用cel-430积分式声级计在规定时段实地测量并读取的等效声压级数据进行对比校核，若相差较大，则可以对网格大小和接收高度进行微调。我们的多次模拟现实，我们的模拟结果和cel-430积分式声级计的实测结果基本吻合，证明参数设置基本精准。

本发明基于GIS(地理信息***)和城市坐标***将声环境数据信息与计算机数据库结合，通过数据转译，将无法肉眼观测的噪声进行可视化表达，将所需要的数据动态地通过计算机显示，可以直观、快速地获取所需信息，有利于对城市噪声消减，提升城市环境质量，引导交通调整，建立交通宁静区的研究。

有益效果：本发明提供的城市噪声3D数字地图制作方法，具有如下优势：

1、实际可操作性强：传统的噪声地图若要与实际情况吻合，必须要有足够多的噪声自动监测点位依靠可靠的地理信息数据才能实现，这就需要大量的人力和物力的投入，不易于噪声地图在全国范围内的推广；本方法基于实际可操作性原则，使用简便的即时取样测量方法和辅助设备进行数据收集后进行简易的数据处理、转化、运算，完成对城市噪声3D数字地图的绘制与显示，本方法有利于对城市噪声环境的动态监测以及噪声地图的推广与应用。

2、预测精准性高：目前现有的噪声地图，大多从平面空间数据和噪声数据的叠合分析结果进行绘制，在一定程度上忽略了三维空间形态对噪声的干扰和影响；本方法从噪声的三维空间模拟入手，结合空间矢量三维数据和噪声及时采集数据，绘制平面、剖面以及三维噪声等多层次的噪声地图，并随机设置测点，使用高精度积分式声级计对测点实际噪音进行检测作为对模拟生成的噪声地图的校准，全面提高城市噪声地图的精准性。

3、覆盖全面：本方法提供的噪声3D地图能够实现全域覆盖，不仅在广度上有别于传统的噪声地图，而且在深度上具有全方位多角度的特征，既能够体现出城市密度与噪音的关系，又能直观看出建筑高度与噪音的高空衰减。从整体上反映城市三维空间形态与城市噪声的联系。

附图说明

图1为案例城市平面空间噪声图；

图2为案例城市局部：德基广场噪声3D数字地图；

图3为案例城市局部：长发广场噪声3D数字地图；

图4为案例城市局部：紫峰大厦噪声3D数字地图；

图中：(a)表示地块空间形态，(b)表示平面1.5m声压级等值线图，(c)表示东西向剖面声压级等值线图；(d)表示噪声3D数字地图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

一种城市噪声3D数字地图制作方法，包括如下步骤：

(1)通过城市空间形态模块记录城市空间形态数据

(11)本案例中南京新街口中心区的城市街道、街区、建筑物的空间数据主要通过测绘部门制作的dwg格式地形电子文件以及对卫星遥感图的人工矢量化完成得到，更新的街区内建筑及周边环境、建筑层数、高度等数据经过实地调研补充获取，获得完整、准确的新街口中心区现状用地矢量图形及相关坐标数据。

(12)利用AUTOCAD软件将南京新街口中心区的矢量数据保存为多段线格式。

(13)将保存为多段线格式的矢量数据拆分为道路中心线、建筑平面轮廓线和建筑层数，将道路中心线保存在道路中心线图层中，将建筑平面轮廓线保存在建筑平面轮廓线图层中，将建筑层数保存在建筑层数图层中。

(14)将简化与处理后的南京新街口中心区矢量数据dwg文件以dxf格式进行存储。

(2)通过噪声即时采集模块对即时声源信息进行采集和处理，建立声源即时采集数据库

(21)使用新街口中心区的城市道路交通噪声作为噪声参数基础数据，根据多点定时的测量方法获得新街口中心区噪音的即时采集数据。

(22)根据采集到的车流数据计算车流量，以总车数和重车比率的方式表达车流量，总车数＝重型车数+普通车数，重车比率＝重型车数/总车数，大型车与中型车归类为重型车，小型车归类为普通车。

(23)将道路的自身属性和对应的车流量在EXCEL表格中进行整理，建立声源即时采集数据库；道路的自身属性包括道路宽度、道路平均车速、道路车速限值和道路表面类型。

(3)通过噪声三维信息模拟和显示模块对城市空间形态数据和声源即时采集数据库进行城市噪声的三维模拟，并输出城市噪声三维地图

(31)导入城市空间形态数据，集合建筑平面轮廓线图层和建筑层数图层形成模拟需要的三维建筑物图元。

(32)导入城市空间形态数据和声源即时采集数据库，将道路中心线图层转换为道路，输入道路对应的车流量、道路宽度、道路平均车速、道路车速限值和道路表面类型，形成模拟需要的声源。

(33)设置网格大小为5m×5m，设置接收高度为距离地面1.5m，进行外部空间噪声环境的模拟、建筑表面噪声环境模拟和指定剖面空间噪声环境模拟。在模拟计算新街口中心区外部空间噪声环境使用建筑高度不计算声源与建筑内部区域；在新街口中心区需要进行建筑表面噪声环境模拟的建筑图元内部设置“建筑评价”图元，提取出该类图元进行模拟并计算其平面声压级分布；对于指定剖面空间噪声环境的模拟，先在软件中绘制剖面剖断线，生成剖面后设置模拟网格，设置内容与平面声压级模拟相同。

将得出的新街口中心区噪声数据与使用cel-430积分式声级计在规定时段实地测量并读取等效声压级数据进行对比校核，发现得出的结果与积分式声级计的实测结果基本吻合；利用noisemapping将模拟预测分析结果导出为二维平面噪声环境图像及噪声数据城市噪声3D数字地图，如图1所示；使用测声点功能在新街口中心区指定的若干个位置(图2、图3和图4)读取分析结果的数据，并导出至统计分析软件EXCEL和GIS中进行储存与分析。

本发明中将三维城市空间与噪声结合起来以形成高精度、高品质的噪声环境数据城市噪声3D数字地图，直观显示出城市的噪声环境。城市噪声3D数字地图将城市噪声控制由抽象物理声学问题转化为城市规划直观进行判断和优化调整的步骤，将声环境分布的物理现象与其所在的空间形态结合起来，对城市规划设计、空间形态布局中的噪声的优化调整具有实际应用意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种城市噪声3D数字地图制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)通过城市空间形态模块记录城市空间形态数据；

(2)通过噪声即时采集模块对即时声源信息进行采集和处理，建立声源即时采集数据库；

(3)通过噪声三维信息模拟和显示模块对城市空间形态数据和声源即时采集数据库进行城市噪声的三维模拟，并输出城市噪声三维地图。

2.根据权利要求1所述的城市噪声3D数字地图制作方法，其特征在于：具体为：

(1)通过城市空间形态模块记录城市空间形态数据，具体包括如下步骤：

(11)根据实际测绘与遥感地图获得作业范围的三维矢量图；

(12)对三维矢量图进行简化，然后运用AUTOCAD软件中的格式转换命令将简化后得到的所有矢量数据保存为多段线格式；

(13)将保存为多段线格式的矢量数据拆分为道路中心线、建筑平面轮廓线和建筑层数，将道路中心线保存在道路中心线图层中，将建筑平面轮廓线保存在建筑平面轮廓线图层中，将建筑层数保存在建筑层数图层中；

(2)通过噪声即时采集模块对声源信息进行即时采集，建立声源即时采集数据库，具体包括如下步骤：

(21)根据多点定时的测量方法采集作业范围内道路上的车流数据；

(22)根据采集到的车流数据计算车流量，以总车数和重车比率的方式表达车流量，总车数＝重型车数+普通车数，重车比率＝重型车数/总车数，大型车与中型车归类为重型车，小型车归类为普通车；

(23)将道路的自身属性和对应的车流量在EXCEL表格中进行整理，建立声源即时采集数据库；道路的自身属性包括道路宽度、道路平均车速、道路车速限值和道路表面类型；

(3)通过噪声三维信息模拟和显示模块对城市空间形态数据和声源即时采集数据库进行城市噪声的三维模拟，并输出城市噪声三维地图；采用Cadna/A软件作为噪声预测模型软件，具体包括如下步骤：

(31)导入城市空间形态数据，集合建筑平面轮廓线图层和建筑层数图层形成模拟需要的三维建筑物图元；

(32)导入城市空间形态数据和声源即时采集数据库，将道路中心线图层转换为道路，输入道路对应的车流量、道路宽度、道路平均车速、道路车速限值和道路表面类型，形成模拟需要的声源；

(33)设置网格大小为5m×5m，设置接收高度为距离地面1.5m，进行外部空间噪声环境的模拟、建筑表面噪声环境模拟和指定剖面空间噪声环境模拟。