畫一張“升級版”城市噪聲地圖

黃丹雯

近年來，深圳市噪聲投訴量占環保投訴總量超過70%。為推動噪聲問題從根源上解決，筑牢聲環境質量監管基礎，深圳市生態環境局牽頭開發了國際上首個基于CIM（城市信息模型）的噪聲地圖智能應用系統。該系統實現城市區域噪聲地圖綜合展示與分析、噪聲預測評估、智能決策分析、動態更新和一體化管理。通過創新環境噪聲治理和管理手段，提升深圳生態環境部門噪聲治理和管理能力，助力解決老百姓“急難愁盼”問題。2023年5月，該技術獲“廣東省環境保護科學技術獎一等獎”。

首個三維實景噪聲地圖

“你看這兩張圖，這張是基于城市建筑物白模繪制的，這張是基于CIM三維實景繪制的，效果相差很大。城市三維實景類似展現在我們面前的一個數字孿生城市，噪聲地圖從城市建筑物白模升級到城市三維實景，可以非常直觀、‘真實地看到不同樓層、不同方位的噪聲分布。”深圳市生態環境局智能管控中心高級工程師梁常德指著兩張噪聲地圖向筆者介紹道。

在國內，噪聲地圖算是一項比較新的技術，有豐富研究開發經驗的團隊屈指可數。早在2013年，梁常德就帶領團隊開始謀劃深圳噪聲地圖研究，但對于如何繪制噪聲地圖，地圖怎么畫，需要什么數據，如何進行噪聲計算和地圖展示等，他們毫無頭緒。于是，帶著一定要成功繪制出深圳首張噪聲地圖的決心，梁常德向國內研究噪聲地圖“先行者”——北京市勞動保護科學研究所的專家請教，并前往香港調研學習香港噪聲地圖經驗。在對噪聲地圖有了一定的了解后，他帶領技術團隊繼續摸著石頭過河，開始著手深圳噪聲地圖繪制研究，歷經一年半，于2015年6月成功“畫”出了深圳首張城市二維噪聲地圖，覆蓋全市區域，成為國內首個覆蓋全市區域的噪聲地圖。

“二維噪聲地圖并不能完全客觀反映具有明顯三維空間分布特征的城市噪聲，比如，城市中的高層住宅，即使在同一個建筑立面上，低層、中層和高層的噪聲是不相同的，因此，需要繪制三維噪聲地圖。但要繪制出大尺度的三維噪聲地圖難度很大，即使是噪聲地圖技術領先的歐洲國家，也沒有繪制過城市大尺度的三維噪聲地圖。”梁常德表示，從2017年開始，他帶領團隊重點攻關城市大尺度三維噪聲地圖繪制技術，至2021年，成功繪制出城市建筑物白膜的福田區、南山區、龍華區和羅湖區的三維噪聲地圖，成為國內最大的三維噪聲地圖。

近十年來，從沒有經驗到逐漸熟悉，再到創新研發，技術團隊所掌握的噪聲地圖技術不斷趨于成熟，并走向領先，在國內率先實現城市級別噪聲地圖，并將二維噪聲地圖成功“升級”為三維版本。

2022年，技術團隊開始探索“升級版”噪聲地圖，成功研發出國際上首個基于CIM三維實景的大尺度三維噪聲地圖。這張“升級版”噪聲地圖不同于傳統的建筑物白膜噪聲地圖，它以CIM為數據底座，利用立體空間網格技術和噪聲仿真模擬技術，應用建筑單體、街區、城市大區域等多尺度的三維噪聲地圖與CIM的匹配及融合可視化技術，實現基于CIM的三維噪聲地圖的快速渲染及展示分析。

“從2022年開始，我們花了一年多時間成功繪制了福田、南山兩個區的CIM三維噪聲地圖，今年我們著手繪制羅湖區、龍華區的CIM三維噪聲地圖。雖然深圳的三維噪聲地圖目前還沒覆蓋全市范圍，但在全國已經是涵蓋范圍最廣的噪聲地圖了。”技術團隊相關人員表示，目前，國內其它城市的噪聲地圖大多覆蓋區域范圍較小，像深圳這樣覆蓋整個城市的噪聲地圖極少。

除了覆蓋面廣，技術團隊還融合了信息化技術，開發了國際上首個融合CIM的噪聲地圖智能應用系統，創新了噪聲地圖的智慧應用。據介紹，噪聲地圖智能應用系統結合智慧城市大數據、CIM、噪聲監測數據等，綜合運用GIS、大數據、三維高效渲染等技術，可以實現城市區域噪聲地圖綜合展示與分析、噪聲預測評估、智能決策分析、動態更新和一體化管理。

此外，針對噪聲投訴量較大的建筑施工噪聲，技術團隊還專門開發了建筑施工噪聲智能監管應用場景，基于人工智能技術，融合噪聲自動監測、視頻監控和施工機械狀態監控等多源實時數據，研發建筑施工“場地-場界-敏感點”的“數-聲-像”智能分析模型，構建施工噪聲“三維地圖可視化-超時超標告警-遠程喊停執法”的非現場智能監管模式。對建筑工地噪聲超標、施工超時行為進行實時監控、精準識別、動態評估，并將評估結果自動生成告警信息向監管執法人員推送，輔助對工地施工行為及時進行“遠程喊停”的非現場執法。

針對道路交通噪聲治理應用場景，則研發了“噪聲源控制-傳播途徑削減-敏感建筑物防護”全鏈條降噪措施的可視化建模、在線計算、智能評估技術，構建交通噪聲治理智能決策支持體系。

實現“小時”單元動態更新

在國外，噪聲地圖一般5年更新一次。但噪聲時時刻刻都在變化，5年一更新沒辦法反映噪聲在時間上的變化。為了解決以往噪聲地圖時效性差，技術團隊研發了國際領先的大尺度區域三維噪聲地圖快速計算及動態更新技術，并成功應用在噪聲地圖智能應用系統中，實現了噪聲地圖從“靜態”到“動態”的跨越。

據了解，傳統的噪聲地圖計算需要龐大的數據、漫長的過程。技術團隊通過對噪聲地圖更新進行簡化研究，打通了動態噪聲地圖的技術路徑，促使系統在較短的時間內完成一次完整的計算。

實現噪聲地圖系統動態更新需要兩個變動的數據，一個是噪聲監測數據，另一個則是聲源數據，如交通數據。“比如說，我們選取某個地點，每天固定一個時間點收集車速、車流量等數據，經過連續一個月收集到的數據，以此來代表這個地點的數據，再結合交通擁堵系數等，應用計算公式就能算出這個點位不同時間的噪聲數值。”

研發團隊經過多次驗證，證明通過交通數據算出噪聲數值這條技術路線十分可行，而且還能減少計算量，使得短時內便可計算出結果。在噪聲地圖智能應用系統中，融合多種噪聲源數據，采用智能化網格劃分、噪聲源自動篩選、計算要素快速索引、分離計算噪聲源與衰減項等方法，實現噪聲地圖快速動態更新。這成功解決了噪聲地圖計算速度慢、計算量龐大的問題，以及城市大尺度的噪聲地圖更新困難、更新周期長等的技術問題。

如今，一棟樓這樣的建筑物級別，不同樓層、不同方位的噪聲數值，在這個系統里很快就可以計算出來。而對于城市級別的噪聲地圖，可進行以“小時”為時間單元的動態更新，更新范圍為所有噪聲源以及三維噪聲計算點。

實現在線建模分析對比

“這個聲屏障建3米高或是5米高，建成直立式、折板式或是全封閉式，各能實現什么降噪效果，都可以在系統上直觀展示出來。更難得的是，建造這樣的一個工程，需要多少成本，系統也會給出個估算的數，因為我們把建筑材料的市場價格等等數據都放到了系統里面。”技術團隊相關人員表示。

據介紹，在噪聲常規監測數據、聲環境功能區劃、噪聲地圖數據的支撐下，噪聲地圖智能應用系統能進行數據查詢、展示、分析和效果對比，實現全市噪聲污染分布和影響程度可觀可視，為科學決策做好數據支撐。

噪聲地圖智能應用系統還是全國首個實現路面改造、交通管控、聲屏障和隔聲窗等全鏈條降噪措施的在線建模分析的系統。融合CIM的噪聲地圖智能應用系統，能對路面改造、交通管控（限速、限行、限流）、建設聲屏障、安裝隔聲門窗等各類降噪措施應用場景及降噪措施方案進行可視化在線建模、在線計算，并自動評估不同措施方案下的噪聲影響、降噪效果和工程造價等，實現噪聲治理決策智慧應用。

“例如廣東省要對廣深高速進行擴建，對于深圳段要采用全封閉還是半封閉的聲屏障更合適，深圳市生態環境局就應用噪聲地圖智能應用系統進行在線建模，將效果直觀展現出來，為市領導的科學決策提供支撐。”這樣一來，決策者就能對工程的降噪效果、資金成本等等做到心中有數。

“之前規劃部門還到我們這來調研，我們也開發了數據接口供他們使用，讓他們在做城市規劃時對周邊噪聲水平有更詳盡的了解。這使得噪聲地圖在城市規劃、工程選址等方面有了更為廣泛的應用。”深圳市生態環境局相關負責人表示。

2023年1月，國家出臺《“十四五”噪聲污染防治行動計劃》（即國家版“聲十條”），鼓勵有條件的城市依托噪聲地圖、噪聲溯源等信息化手段，加強噪聲污染防治精準化管控。緊接著，生態環境部在6月印發《關于開展第四批噪聲污染防治試點（城市噪聲地圖應用）的通知》，明確在全國6個省份共7個重點城市開展噪聲地圖應用試點。城市噪聲地圖應用已步入快車道，接下來，深圳市生態環境局將在現有噪聲地圖成果基礎上先行先試，繼續開發更多應用場景，助力全市噪聲污染防治精準化管控。