基于GIS的城市區域噪聲信息管理系統研究

王志新

基于GIS的城市區域噪聲信息管理系統研究

王志新

福州市環境監測站

利用GIS技術建立的城市區域噪聲信息管理系統，能動態、直觀地反映區域噪聲的時空分布規律，GIS技術為區域噪聲信息管理研究提供強有力的工具。本研究以MapObjects-windows版本軟件為主要的GIS開發工具，通過屬性數據和空間數據的鏈接，實現了區域噪聲污染分布的地圖化表現、動態查詢、基本空間分析、適用區劃分等功能。

地理信息系統 區域噪聲 信息管理 空間數據庫

1 前言

隨著我國國民經濟的高速發展，城市環境噪聲污染問題日益突出，它已和大氣污染、水污染及固體廢物污染一起并稱為城市環境方面的四大公害。目前噪聲污染已經成為制約城市人居環境質量提高的重要因素。因此，掌握準確的環境噪聲信息，科學評價噪聲現狀及其環境影響，是噪聲決策規劃和噪聲管理的重要基礎。過去傳統的環境噪聲信息管理系統，即無管理空間對象的數據庫管理系統（DBMS）中，多以文字、數字的形式表現現實中具有復雜性和時空動態性的噪聲數據，不利于發現隱藏在這些數據背后的許多深層次信息，噪聲評價與管理效率低下，準確度不高，因而高效率、高質量的環境預測規劃與評價、環境信息更新、查詢和管理已成為十分迫切的需要。

地理信息系統 ( Gepographic Information System ,簡稱GIS)是19世紀60年代開始迅速發展起來的一門融地理學、幾何學、計算機科學及各類應用對象為一體的新興邊緣科學。GIS 以其高效的空間數據和屬性數據的管理能力及強大的檢索查詢功能、獨特的地理空間數據分析功能、建立較為復雜的空間模型等有別于傳統的數據管理系統（RDBM）的功能，為實時獲取信息和決策分析提供了一個有效的工作平臺和可靠的技術支持。

目前GIS已廣泛應用于環境噪聲信息管理研究的各個領域，及環境監測、環境質量評價分析、環境規劃、預測及輔助決策等領域。本研究以GIS技術為手段，開發區域噪聲信息管理系統，實現噪聲屬性數據與空間數據的一體化管理。

2 系統目標及系統設計

2.1 系統目標

實現區域環境噪聲數據的高效、科學管理，提供有效的環境信息服務，利用GIS所具有的空間數據與屬性數據相統一的綜合分析手段，制作環境噪聲評價的噪聲分布專題圖，并提供數據分析、統計和查詢等功能，為區域聲環境的規劃與管理提供支持與服務。

2.2 系統的設計

基于WINDOWS平臺，采用穩定Client/Server結構的Microsoft SQL Server 2000數據庫進行數據管理，開發平臺采用Borland Delphi 7.0以實現面向對象編程技術。GIS軟件主要采用ESRI 的組件產品 MO（Map Objects）進行開發。MapObjects-windows版本軟件是一個可嵌入的地圖制圖和GIS組件（ActiveX控件）的集合，是由一個Map控件和可編程ActiveX對象所組成。ActiveX是當今得到最廣泛支持的面向目標的軟件集成技術，可以直接插入到許多標準開發環境的工具集中，包括Delphi 7.0程序設計環境。

空間數據庫設計，因噪聲數據具有很強的時空分布特征，系統的數據結構主要是空間數據結構和屬性數據結構。收集研究區域有關資料，高比例的GPS電子地圖或對地圖掃描數字化，生成底圖、專題圖和屬性數據庫。系統將空間數據類型按幾何特性分為點( Point )、線(Line)、面( Region)和文本(Text) 4種數據實體，每一空間實體具有唯一的標識碼與屬性數據相連。區域噪聲信息管理系統把屬性相近的空間實體組成相應的圖層庫表(. shp)：區域邊界層、道路層、監測點層、標注層等，并由一個工作空間（. mxd）來管理(見圖1)。

圖1 空間數據圖層

3 系統主要功能簡介

3.1 查詢統計功能

環保部門在日常管理工作中，需要查詢、分析大量環境要素信息，環境要素具有明顯的空間屬性和層次屬性，系統可進行各種組合方式的信息查詢統計，滿足環保管理及決策需要。比如查詢某年度區域環境噪聲為重度污染（Leq(dB)> 65dB）的監測點，系統將查詢結果以符號形式顯示在地圖上；查詢、分析區域環境噪聲污染狀況的趨勢情況，系統將提供空間分布、時間分布及定性評價等組合方式，查詢結果以圖表形式顯示在地圖上。

3.2 區域噪聲現狀評價

系統利用GIS的空間分析功能，判斷各監測點所處哪類別功能區（0類、1類、2類、3類、4類），后根據不同類別功能區的噪聲標準對區域環境噪聲進行現狀評價。系統將評價結果用專題圖的形式直觀表現出來，專題圖的形式將依據城市區域環境污染現狀和管理控制的要求而定。專題圖有區域環境噪聲年度統計數據及現狀評價；區域環境噪聲不同聲級范圍的區域所占比例及覆蓋面積；區域環境噪聲聲源構成狀況等。

3.3 環境噪聲適用區劃分

《城市區域環境噪聲適用區劃分技術規范》(GB/T15190- 94)為噪聲區劃工作提供了基本思路和定量劃分指標，利用GIS將工作底圖分層數字化，生成土地利用、街區、行政區界、水系、交通圖等五個圖層，并進行疊置分析，統計出每個街區內各個用地所占比率，然后運用GIS的編程語言AML，根據分類標準編寫程序，將每個街區劃分為不同類型，并將類型相同的區域連結成片。最后采取實地踏勘、聽取專家意見等形式對有問題的區域進行調整, 解決“孤島”現象和部分噪聲適用區類型應執行的噪聲標準與噪聲現狀水平有較大差距等問題，繪制出環境噪聲功能區劃圖。圖2是利用本研究繪制的福州市聲環境功能區劃圖。

圖2 福州市聲環境功能區劃圖

3.4 噪聲監測點布設

噪聲監測點的布設除了要符合相應的國標，還要考慮使布點能全面、準確地反映監測區聲環境狀況，而且又合理、可行、經濟。傳統的戶外地理數據的獲取一直借助于紙制地圖，手工布設不但費時費力，而且準確度不高，也達不到監測點最優配置。利用GIS技術進行噪聲監測布點，不但方便、快捷，而且保證了監測點數據的可靠性。GIS與RS、GPS技術的融合使研究區域地理空間數據的獲取和更新變得簡單方便。

系統將已數字化的工作底圖（建成區地圖）按照一定網格大小（700m×700m）進行劃分，測量點設在每個網絡中心。每個監測點的編號和名稱是唯一的，為適應以后建成區的擴大及維護方便，預留適當的擴展接口，每個監測點的專業屬性（類別、標準、質量等級、超標與否等信息）可因實際改變而更新。然后實地踏勘剔除無效網格，繪制出建成區區域噪聲監測網格示意圖。無效網格是指網格中心點在建成區外面、在河流中、在山上的網格，以及實際無法布設測點的網格。圖3是利用本研究繪制的福州市建成區區域環境噪聲監測網格示意圖。

圖3 福州市建城區區域環境噪聲監測網格示意圖

3.5 試圖及圖層管理

系統提供放大、縮小、漫游等基本地圖操作，同時提供鷹眼圖，用顯著顏色的方框顯示當前圖形在全圖中的位置，并可在全圖中迅速定位。圖層管理主要包括圖層的新建、添加、保存、隱藏和顯示圖層等功能。

4 總結

隨著GIS技術和環境科學的不斷發展，GIS在環境保護領域必然會有更為廣泛的應用，GIS技術將把環境噪聲信息管理研究工作推上一個科學、高效的平臺，本研究希望能對從事此領域研究的人員提供一些參考和幫助。

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