耦合RS與GIS技術的長沙市“十四五”聲環境監測點位優化調整研究

趙芳 范茂清 蔣艷萍 徐敏翔 陳軍

關鍵詞：聲環境；監測點位；優化調整；GIS；高分辨率遙感影像

前言

人們長期暴露在噪聲級較高的環境中時，除了學習、工作和休息受到影響外，還會引起耳鳴、心臟病和學習障礙等疾病。隨著經濟的快速發展和生活水平的提高，人們對聲環境質量和噪聲污染問題越來越關注。聲環境質量監測點位的科學性和準確性是準確反映城市聲環境質量的前提，也是噪聲污染防治的基礎工作。近年來，隨著長沙市的快速發展，城市規模、功能區布局、建設用地、聲環境功能區劃分、城市路網和各聲環境功能區的聲環境狀況等發生了變化，聲環境質量監測點位完整性、代表性和前瞻性不足，亟需優化調整。

目前，大多數學者僅從技術規范出發來闡述對聲環境監測點位優化調整的研究，一般是基于城市聲環境功能區區劃、道路交通、人口、建成區面積等基礎數據和資料，利用計算機軟件進行理論布設后，通過人工現場核查點位的合理性和代表性。由于噪聲敏感建筑物、交通干線、河流湖泊的位置和范圍等信息缺乏，部分點位需反復調整才能滿足規范要求，影響了點位布設工作的效率和質量，而高分辨率遙感影像具有信息量大的優點，可以準確識別以上缺乏的信息等，為點位布設提供了豐富、準確的數據支持。基于布點規范，利用GIS軟件，采用2米高分辨率遙感影像等資料，探索開展了聲環境質量監測點位的優化與調整。

1長沙市原有聲環境監測點位情況及問題

1.1聲環境監測點位現狀

長沙市原有聲環境功能區劃為1994年出臺，區劃面積84km2，覆蓋芙蓉區、天心區、岳麓區、開福區、雨花區。原有監測點位為2014年布設，其中區域聲環境監測點位124個，網格大小1000m*1000m，覆蓋面積124km2；道路交通聲環境監測點位82個，監測道路條數60條，代表道路總長度355.66km；功能區聲環境監測點位15個，1類、2類、3類、4a類點位數分別為1、8、2、4個。

1.2存在的主要問題

隨著城市的發展，長沙市城區的建成區面積擴大至586.22km2，較2014年增加299.22km2，市區常住人口由2014年的114.7萬增加至339.8萬，城市規模也從大城市變為特大城市；2018年聲環境功能區劃覆蓋范圍增加了望城區和長沙縣；部分點位所在功能區類別、周邊環境、名稱或參照物已改變；路網擴大及道路新增、拓寬、延長等原因，導致原有監測點位完整性和代表性已不足、點位數量已不滿足規范要求，聲環境監測網絡不能真實、全面地反映城市聲環境質量，無法滿足城市管理需求。

2調整原則和依據

此次優化調整嚴格依據“完整性、代表性、可比性、穩定性、前瞻性”原則，按照《環境噪聲監測技術規范城市聲環境監測》（HJ 640-2012）、《聲環境質量標準》（GB 3096-2008）、《聲環境功能區劃技術規范》（GB/T 15190-2014）、《環境噪聲監測點位編碼規則》（HJ 661-2013）等規范要求，綜合考慮城市目前的功能區區劃、城市發展現狀、建成區面積、道路交通、城市規模等因素，利用GIS軟件和2米高分辨率遙感影像進行長沙市聲環境監測點位優化調整。

3長沙市城區聲環境監測點位優化調整方案

3.1區域聲環境監測點位的優化調整

長沙市城區建成區面積較2014年擴大1倍有余。根據《環境噪聲監測技術規范城市聲環境監測》（HJ 640-2012）規范要求，建成區面積擴大超過50%時，可重新布設監測點位。

3.1.1初畫網格

利用GIS軟件將長沙市城區聲環境功能區劃分圖和長沙市2米分辨率高清遙感影像（2019年）疊加，基于功能區劃四至范圍按2000mx2000m等面積劃分為287個網格等大的正方形網格。

3.1.2初定點位

根據遙感影像可知，287個網格中有148個為無效網格，其中19個網格水面面積或無法監測的區域（如林地）面積約為100%，129個網格非建成區的面積之和大于網格面積的50%或未在功能區區劃范圍內。另外還有8個網格在機場及機場附近，易受機場噪聲干擾。因此這156個網格不設置點位，初步篩選出131個網格，監測點位初定在網格的正中心。

3.1.3現場勘查

現場監測人員根據點位經緯度坐標、地圖等到現場確認初選點實際位置，確認測點位置是否符合GB 3096-2008中一般戶外的要求。若網格中心位置不宜監測（如網格中心點為禁區、水面、道路行車道、建筑物等）則將監測點位移動到距離網格中心最近的可測量位置上，并按HJ 640-2012要求監測和記錄詳細信息。其中現場勘查發現2個網格的中心點分別在岳麓山樹林中和軍事管理區內，無法監測需剔除。因此，此次布設點位數為129個，均為新增點位。區域聲環境監測點位調整后分布圖見圖1。

3.2道路交通聲環境監測點位優化調整

長沙市城市規模從大城市變為特大城市。根據HJ 640-2012規范要求，特大城市的道路交通噪聲監測點位須大于等于100個，而原道路交通噪聲監測點位僅為82個。隨著長沙市路網的擴大，道路的增加、拓長和拓寬，車流量的快速增長、未在穿過城市的高速公路布點等因素導致點位完整性和代表性不足。同時考慮到點位的延續性，在盡量保留原有點位前提下，對原有點位進行優化調整和新增點位。

3.2.1聚類合并

長沙市道路交通已形成“十八橫十六縱”主要主干路和“井字+環形”快速路系統。根據2019年的道路清單和詳細數據可知，快速路共15條，道路總長1085.82km；主干路共177條，道路總長6966.53km；次干路共322條，道路總長5066.47km；高速公路共12條，道路總長430.6km。本次優化調整通過聚類合并道路特點相似的道路，并按各等級道路的長度占比來確定各等級道路的監測道路數。

3.2.2初定點位

聚類合并初定監測道路后，利用GIS軟件和高分辨率遙感影像初定點位，確保初選點位具有代表性，能反映城市建成區內各類道路（快速路、主干路、次干路等）交通噪聲排放特征，并且能反映不同道路特點（考慮交通類型、交通流量、路面結構、道路寬度、敏感建筑物分布等）交通噪聲排放特征。

3.2.3現場勘查

現場監測人員到現場根據HJ 640-2012確定點位具體位置，避開特殊路段，如交叉路口、車站、轉彎、減速帶等，確保點位具有良好的代表性和可行性，并按HJ 640-2012要求監測和記錄詳細信息。此次優化調整共布點101個，監測總路長為408km，其中保留了原有點位82個，新增了19個點位。道路交通聲環境監測點位調整后分布圖見圖2。

3.3功能區聲環境監測點位優化調整

根據HJ 640-2012規范要求，特大城市的功能區聲環境監測點位須大于等于20個，而原功能區聲環境監測點位僅為15個，而且部分點位因所在功能區類別發生變化、現狀環境即將發生變化、受周圍其他因素干擾較大等，導致點位全面性、代表性、和穩定性不足。考慮到監測點位的數據延續性、可比性和前瞻性，本次功能區聲環境監測點位優化調整時，盡量保留原有監測點位，且考慮點位便于現場監測和后續噪聲自動監測站的建立。

3.3.1初定點位數

根據《長沙市城區聲環境功能區劃分》（2018年版），不布設0類和4b類功能區，同時考慮到實際監測過程中人員和儀器設備等因素，選擇共布點20個，因原聲環境功能區4a類監測點位為4個，因此優化調整時仍布設4個4a類點位，1類、2類和3類共布設16個，而1類、2類和3類點位的個數分別按各類標準適用區面積在聲環境功能區劃總面積中的占比來確定。因此1類布設點位數不足1個，但考慮到管理需要，確定布設1個點位；按照2類區的面積占比，應布設功能區點位數12個，確定布設12個點位；按照3類區面積占比，應布設功能區點位數3個，確定布設3個。

3.3.2初定點位

1類、3類、4a類聲環境監測點位較少，因此根據原有點位實際情況和現場條件來確定保留或調整；2類點位數根據各區（縣）2類功能區面積的占比來劃分點位數量，其次，根據普查監測法來確定功能區點位的大概位置。

3.3.3現場勘查

現場根據實際情況選擇能滿足監測儀器測試條件、安全可靠、周邊環境長期穩定、能避開反射面和附近固定噪聲源的位置，且4a類點位選擇有噪聲敏感建筑物的區域，并按HJ 640-2012要求監測和記錄詳細信息。

此次優化調整布設聲環境功能區點位共20個，其中l類1個，2類12個，3類3個，4a類4個。保留了原有點位7個，新增1 1個點位，微調2個點位（1個3類點位受主干道交通噪聲影響較大，1個4a類點位周邊環境發生變化，導致不便手工監測和后續自動監測站點的建設，因此將2個點位移至附近約100m的位置），刪除了6個點位（因聲功能區劃變化、舊城改造拆遷、周邊環境變化受干擾較大等導致點位代表性不足而刪除）。功能區聲環境監測點位調整后分布圖見圖3。

4結論

充分考慮城市建成區面積、道路交通、城市規模等城市發展現狀，以及原有點位實際情況和后續建設聲環境自動監測點位需考慮的空間和土地使用狀況穩定性等因素，利用GIS軟件和高分辨率遙感影像對聲環境監測點位進行優化調整，提高了布設工作效率，增強了點位的合理性和代表性。通過現場核查和科學論證，優化調整后的監測點位具有較好的完整性、代表性、可比性、穩定性、前瞻性，形成了科學、規范的“十四五”期間長沙市聲環境質量監測網絡，能真實準確地反映長沙市聲環境的質量狀況，對長沙市聲環境質量管理和噪聲污染防治、保障廣大人民群眾正常生活秩序和身體健康、營造穩定和諧的人居環境等具有重要意義。