不同行道樹綠化帶疏透度對降低交通噪音效果的對比

胡喜生，鄭 燕，陳 敏，魏華云，葉麗敏，邱榮祖

(福建農林大學 交通與土木工程學院，福建 福州350002)

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不同行道樹綠化帶疏透度對降低交通噪音效果的對比

胡喜生，鄭 燕，陳 敏，魏華云，葉麗敏，邱榮祖

(福建農林大學 交通與土木工程學院，福建 福州350002)

運用Photoshop軟件對數碼相機拍攝的行道樹綠化帶相片進行處理并測定其疏透度，然后分析其與降低交通噪音效果的相關關系。結果表明：福州市楊橋中路、五四路、八一七路、上下店路、工業路、北江濱大道的行道樹綠化帶疏透度值分別為0.683，0.752，0.600，0.767，0.909，0.787；不同行道樹疏透度由大到小依次為：樟樹(幼年)、木棉、羊蹄甲、芒果、榕樹和樟樹(成年)；相關分析結果表明各行道樹A層的疏透度與降低噪音效果具有顯著的負相關關系。研究為行道樹的合理配置提供重要的理論依據和實際參考價值。

交通工程；行道樹；疏透度；交通噪音

隨著我國現代化進程的加快，以及拉動內需等相關政策的出臺，我國大中型城市機動車保有量增長快速。機動車保有量的增長給我國經濟帶來了繁榮的同時，也使道路交通的污染持續攀升，對城市環境造成了嚴重損害，由此引發的城市交通噪音污染也越來越突出。根據美國的調查顯示，46%的城市人口受到噪音的困擾，其中86%的人指出噪音主要來自汽車[1]。1995年以來，我國城市居民對噪音投訴比例占所有環境投訴的62%，這一比例仍呈逐年上升的趨勢。這主要是由于道路交通噪音污染對在城市道路中活動在非機動車道和人行道上的行人產生危害，對沿線居民的正常生活、工作、學習、休息環境的干擾程度和范圍不斷加劇和擴大，同時對道路沿線房地產價格的影響等，因此道路交通噪音污染已經成為沿線居民最為關注的環境污染問題[2-5]。

如何減少道路交通噪音污染對城市居民尤其是道路行人的危害，已經成為建設生態城市，構建和諧社會的頭等難題。國內外學者對道路交通噪音污染進行了多角度的研究和探索[6-7]。如何讓有限的城市道路綠化帶發揮其最大的環境生態功能，亦逐漸成為城市環境生態研究的熱點。目前對綠化帶的研究主要包括樹種、種植密度、高度、長度、寬度、能見度等與林帶降噪效果的關系，既有早期對綠化帶降噪的定性研究[8]，也有最近幾年對綠化帶降噪效果的定量研究[9-10]。然而，以往的研究沒有考慮林帶疏透度對噪音衰減的影響。疏透度是綠化帶空間配置的重要參數，因此研究城市道路交通噪音對綠化帶疏透度的響應機制，對行道樹綠化帶的結構設計和優化以及行道樹降噪效果的計量評價具有重要的科學意義。

1 研究方法

1.1 研究地點的選擇

根據福州市環境保護部門發布的《福州市環境狀況公報》可知，福州市區自2006年以來，道路交通噪音呈上升趨勢，2011年和2012年交通噪音年平均值分別為69.4和69.7 dB，在2012年開展監測的市區62條交通干道中，道路交通噪音大于70 dB的累計長度達83 km，占總長的比例為45.7%，成為區域環境噪音中聲級影響水平最高的類型。由此可見，交通噪音對福州市居民生活、工作、學習的影響巨大。相關研究成果表明，道路綠化帶是防治交通噪音最有效措施之一[11]，然而對不同道路綠化帶配置模式降低噪音效果的研究鮮見報道。因此，開展福州市道路綠化帶降噪效果的研究意義重大。

福州市較常見行道樹有榕樹、樟樹、木棉、芒果、羊蹄甲等[12]。據此選擇楊橋中路等6條城市主干道為研究對象，行道樹綠化帶配置模式如表1。

表1 行道樹綠化帶配置模式

1.2 噪音的測定

2013年4月18日至2013年4月23日，在楊橋中路、五四路、八一七路、工業路、上下店路和北江濱大道上分別選取3個典型路段進行監測高峰期(7：30—8：30)和平峰期(9：00—11：00，14：00—16：00)兩個時期的噪音值。噪音測定儀器為HS5633B型通用聲級計(量程35～130 dB, 測定頻率20～12.5 kHz，顯示屏更新速率約1次/s)。測量時，以各監測點的路緣為起點，垂直道路方向分別在0，2，4，6，8，10 m處設置6個監測點。

為排除時間差對調查結果的影響，本次調查采取6位調查人員分別站在6個樣點同時讀數的辦法，每個樣點連續測定60 s，分別記錄測量時間段內的最高值和最低值。最后分別取3個典型路段和2個時期噪音監測值的平均值代表該條道路的噪音值(圖1)。

圖1 噪音實地測量示意(單位:m)

1.3 綠化帶圖像的攝取

采用Cannon 6500數碼相機在垂直于綠化帶25 m處拍攝綠化帶的圖像。拍攝前在所攝取綠化帶的邊緣放置一根標桿(H=2 m)，目的是通過標桿象素點的比率可直接在相片上計算綠化帶的平均高、枝下高等指標[13]，大大減少了野外實際測量的工作量和對交通的干擾。

1.4 綠化帶疏透度的測定

1.4.1 圖像預處理

將獲取的綠化帶圖像存入計算機內，借助Photoshop圖像處理軟件，將圖像中與測量無關的信息處理掉。對處理好的彩色圖片進行灰度轉換，若灰度圖像存在有背景誤差或投影誤差，則使用Photoshop中的“加深或減淡工具”對灰度圖像進行補色或消色，并對照原灰度圖像使用軟件中的“添加到選區”或“從選區中減去”功能將圖像中未選的部分重選、多選的部分剔除，經過多次修正使誤差減小到最低。然后，裁定灰度圖像中林帶斷面的測定范圍，上限以林帶平均高處為準。最后，選擇Photoshop的默認閾值128，將修正好的灰度圖像轉換成黑白二值圖像，規格為200 mm×272 mm，并將其平均分為A，B，C，D等4段，每段為200 mm×68 mm的長方形(圖2)，分別記錄各樹冠在A，B，C，D段的像素值和畫布總像素值。

圖2 綠化帶斷面膠片

1.4.2 疏透度的計算

利用Photoshop圖像處理軟件計算出每種行道樹各段高度內的像素值比率，即分段疏透度βi，計算公式為：

2 結果與分析

2.1 不同道路綠化帶疏透度的對比

根據所采集的36組道路行道樹綠化帶影像數據，經處理后得到各綠化帶的疏透度(表2)。

表2 道路綠化帶疏透度

由表2可知，楊橋中路、五四路、八一七路、上下店路、工業路、北江濱大道的行道樹綠化帶疏透度值分別為0.683，0.752，0.600，0.767，0.909，0.787。就4種成年行道樹而言，樟樹的疏透度最低，榕樹的次之，木棉的疏透度最高；就樟樹而言，其幼年期的疏透度遠大于成年期的疏透度。

行道樹綠化帶不同層次的疏透度分析結果表明，不同樹種的A層疏透度均較大，除樟樹幼年期外，其他類型行道樹綠化帶的A層疏透度均大于0.900；榕樹、芒果樹和樟樹的B層和C層的疏透度均較低，而D層的疏透度均較高；羊蹄甲和木棉B層的疏透度也較高，而C層和D層的疏透度相對較低。結合圖2可知，導致以上的研究結果，主要是由于羊蹄甲和木棉的枝下高較高，而榕樹、芒果樹和樟樹的枝下高較低。

2.2 不同道路綠化帶疏透度降低噪音效果對比

以監測點0 m處為參照，2，4，6，8，10 m處的噪音監測值分別與其相減，得到各監測點的噪音衰減值(表3)，噪音衰減值不同表示道路綠化帶對噪音降低效果的不同。

表3 不同道路噪音衰減效果比較

在2 m處，北江濱大道行道樹綠化帶降低噪音的效果最佳，其噪音衰減平均值高達3.60 dB；其次為上下店路行道樹綠化帶降低噪音的效果，其噪音衰減平均值為2.05 dB；其他道路行道樹綠化帶降低噪音的效果均較差，其噪音衰減平均值均小于1 dB。

在4 m處，北江濱大道和上下店路行道樹綠化帶降低噪音的效果最佳，前者的噪音衰減平均值高達5.30，后者則為3.55；楊橋中路和五四路行道樹綠化帶降低噪音的效果也較好；而八一七路和工業路的行道樹綠化帶降低噪音的效果相對較差。

在6 ～10 m處，不同道路行道樹綠化帶降低噪音的效果也表明北江濱大道和上下店路的噪音衰減平均值較高，而其他道路的噪音衰減平均值較低。

究其原因，這主要是由于北江濱大道的行道樹下配置綠蘺灌木，而上下店路行道樹綠化帶在A段的疏透度較小，導致了這些道路具有較好的降低噪音效果。為了進一步分析道路綠化帶疏透度與降低噪音效果的關系，筆者將對其進行相關分析。

2.3 道路綠化帶疏透度與降低噪音效果相關分析

將各道路行道樹綠化帶的疏透度分別與各自路段監測2，4，6，8，10 m處的噪音衰減平均值進行相關分析。結果表明噪音衰減平均值與行道樹綠化帶的平均疏透度相關性較低，因此筆者未列出該相關分析結果。然而噪音衰減平均值與行道樹綠化帶的A段疏透度關系密切，相關系數為-0.404(表4)，這說明行道樹綠化帶的A段疏透度越低，其噪音衰減效果越好，該段是行道樹在降低交通噪音中起決定性作用的部位。

表4 道路綠化帶A段疏透度與降低噪音效果相關系數

3 結論與建議

筆者定量測定了福州市楊橋中路、五四路、八一七路、上下店路、工業路、北江濱大道的行道樹綠化帶疏透度值，分別為0.683，0.752，0.600，0.767，0.909，0.787。關文彬等[13]的研究結果表明：綠化帶的疏透度與行間距、混交方式等綠化配置模式有關，同時還與自身的年齡、枝下高、冠幅等有關。研究結果也表明行道樹的年齡影響其疏透度的大小，成年樹的疏透度比幼年樹的更小，如樟樹。

不同行道樹綠化帶疏透度降低噪音效果的分析結果表明，枝下高或灌木層部分對行道樹降低噪音的效果具有較大的影響，如成年期樟樹和榕樹雖然具有較小的整體疏透度，然而由于它們的枝下高較高，影響了降低噪音的效果；相反，幼年期樟樹的枝下高較低，其降低噪音的效果則較理想；同時，在行道樹林下配置灌木，可以起到非常好的降低噪音的效果，如北江濱大道行道樹木棉樹林下配置紅繡球，具有較好的降低噪音效果。

鑒于此，對城市道路行道樹綠化帶的配置提出以下幾點建議：①在噪音喧鬧集中的道路上，為降低交通噪音對行人的影響，行道樹建議采用疏透度小的喬木，同時合理配置低矮灌木，可對噪音起到有效的阻隔作用；②在沿街公園地帶，為保證公園的寧靜舒適性，不應只注重外在的美感，要加大對疏透度較小樹木的種植，其間可適當種植具有觀賞價值的喬木點綴，增加城市道路的景觀性；③在對凈空要求較低的道路上，選擇枝下高較低的喬木作為行道樹，以降低綠化帶A段的疏透度；在對凈空要求較高的道路上，采用喬灌草立體結構的綠化配置模式，可以有效地降低交通噪音。

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Effects of Street Trees Porosity on Traffic Noise Reduction

Hu Xisheng, Zheng Yan, Chen Min, Wei Huayun, Ye Limin, Qiu Rongzu

(College of Transportation & Civil Engineering, Fujian Agriculture & Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China)

Digital camera was used to take pictures of street trees, and Photoshop software was used to calculate the green belt porosity. Based on the data, the relationships of green belt porosity and traffic noise reduction were analyzed. The results showed that the green belt porosity of Yangqiao Middle Road, Wusi Road, Bayiqi Road, Shangxiadian Road, Industry Road and North Riverside Road were 0.683, 0.752, 0.600, 0.767, 0.909 and 0.787 respectively. The porosity sequences of street trees were as follows: Cinnamomum camphora (childhood), Bombax ceiba, Bauhinia purpurea, Mangifera indica, Ficus microcarpa and Cinnamomum camphora (adult). The relationships between the street tree porosity of layerAand the traffic noise reduction were obviously negative. This study provides an important theoretical foundation and practical reference for the configuration of street trees.

traffic engineering; street trees; porosity; traffic noise

10.3969/j.issn.1674-0696.2015.04.18

2013-09-10；

2014-04-09

國家自然科學基金項目(41201100)；福建省自然科學基金項目(2012J01071,2015J01606)

胡喜生(1979—)，男，福建莆田人，副教授，博士，主要從事城市與區域可持續發展方面的研究。E-mail: huxisheng2008@163.com。

邱榮祖(1961—)，男，福建莆田人，教授，博士，博士生導師，主要從事森林工程與3S技術等方面的研究。E-mail: 875693642@qq.com。

U412.12

A

1674-0696(2015)04-095-04