（控制理论与控制工程专业论文）基于gis的城市道路交通噪声预测系统的研制.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 随着城市的发展和道路基础设施的逐步改善，道路交通噪声污染也越来越严重。为 有效控制城市道路交通噪音，改善城市生活环境，全面科学地管理城市道路交通噪声信 息并提供噪声预测、模拟减噪措施等信息服务，本研究开发了基于g i s 的交通噪声预测 系统。 本文在分析了城市道路交通噪声的特点、现状及管理方法，深入研究了国内外交通 噪声预测与地理信息系统技术相结合的应用现状后，以比较成熟、完善、预测精度高的 美国f h w a 噪声预测模式和针对我国道路交通特点所提出的交通部规范模式为基础， 对其理论公式、使用条件及有关修正进行研究后，以组件式g i s 二次开发技术为基础， 运用软件工程的设计思想，采用v i s u a lb a s i c 6 0 编程环境并利用m a p o b j c c t s 控件，开发 出了一套功能较为完善的基于g i s 的噪声预测信息系统平台。本系统不仅具有地理信息 系统的文件管理、视图管理以及对地理信息的空间数据与属性数据的交互查询等各种 g i s 基本功能，能够对城市地理信息进行科学管理，而且较好的集成了噪声预测模型， 能够对道路沿线的交通噪声进行计算、统计，对预测结果提供灵活的检索方式，并能够 以多种直观的方式显示预测结果。此外，系统还提供增加声屏障、草坪、林带等多种减 噪模拟措施，提供环境噪声标准检索等功能。 本系统功能较为完善，为城市噪声环境的改善建立了科学的管理、评估及决策平台， 减轻了环境工作者的负担，提高了环境管理的效率。同时也为当前应用还较少的g i s 与 环境噪声预测的结合提供了一定的借鉴模式。 关键词：地理信息系统；组件式技术；交通噪声；预测模型 大连理工大学硕士学位论文 t h ed e v e l o p m e n to fag i sb a s e du r b a nr o a dt r a f f i c ) n o i s ep r e d i c t i o n s y s t e m a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fr o a di n f r a s t r u c t u r ei nt h ec i t y t h en o i s ep o l l u t i o no fr o a d w a f f l ei sb e c o m i n gi n c r e a s i n g l ys e r i o u s i no r d e rt oc o n t r o lt h eu r b a nr o a dt r a f f i cn o i s ea n dt o i m p r o v et h eu r b a nl i v i n ge n v i r o n m e n te f f e c t i v e l y ，i ti sn e c e s s a r yt od e v e l o pas y s t e mw h i c h c o u l dm a n a g et h eu r b a nn o i s ei n f o r m a t i o no fr o a dt r a f f i ca n do f f e ri n f o r m a t i o ns e r v i c e ss u c h a sp r e d i c t i n gt h et r a f f i cn o i s e ，s i m u l a t i n ge f f e c t i v ew a y so fr e d u c i n gn o i s ea n de t c i nt h i s r e s e a r c h , s u c has y s t e mb a s e do ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e mi sd e v e l o p e x _ t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c s ；c u r r e n ts i t u a t i o n sa n dm a n a g e m e n tm e t h o d so f t h e u r b a nm a dt r a f f i cn o i s e a _ t 惋rr e s e a r c h i n g 也e 。c u r r e n ta p p l i c a t i o ns i t u a t i o n so fc o m b i n i n g t r a f f i cn o i s ep r e d i c t i o nw i t hg i sb o t hi nc h i n aa n da b r o a d t h i sp a p e ri n t r o d u c e st w om o d e l s ： o n ei st h eu s a f l w an o i s ep r e d i c t i o nm o d e l w h i c hi sh i g h l yi m p r o v e da n dw i t hah i g h p r e d i c t i n gp r e c i s i o n ；t h eo t h e ri st h em i n i s t r yo fc o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r dp r e d i c t i o nm o d e l , w h i c hi s p u tf o r w a r da c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft r a f f i cn o i s ei nc h i n a b a s e d0 1 1 r e s e a r c ho ft h et w ow e d i c t i o nm o d e l s f o r m u l a t i o n s ，a d a p t a t i o nc o n d i t i o n sa n dr e l e v a n t r e v i s i o n s ag i sb a s e dn o i s ep r e d i c t i o ns y s t e mw i t hc o m p a r a t i v e l yc o m p l e t ef u n c t i o n si s d e v e l o p e d t h i sd e v e l o p m e n tu s e sg i sc o m p o n e n tt e c h n o l o g y a n df o l l o w ss o f t w a r e e n g i n e e r i n gp r i n c i p l e s m a p o b j e c t sc o n t r o li su s e da st h em a i nd e v e l o p m e n tt o o li nv i s u a l b a s i ci n t e g r a t e de n v i r o n m e n t s b yp r o v i d i n gt h eb a s i cf u n c t i o n so fg i s ，t h i ss y s t e mc a nb e u s e da st o o lf o rs c i e n t i f i cm a n a g e m e n to ft h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ni nt h ec i t y a st h e s y s t e mh a si n t e g r a t e dn o i s ep r e d i c t i o nm o d e l s ，i tc a nn o to n l yp r e d i c ta n da n a l y z et h et r a f f i c n o i s e ，b u ta l s oc a np r o v i d ef l e x i b l es e a r c hm e t h o d sa n dd i f f e r e n tw a y st od i s p l a yt h e p r e d i c t i o nr e s u l t s i na d d i t i o n ，i ta l s op r o v i d e ss i m u l a t i o nm e a s u r e s ，s u c ha sb u i l d i n gs o u n d b a r r i e r ，l a w n ，f o r e s t ，t or e d u c et h et r a f f i cn o i s e n i ss y s t e mp r o v i d e sm a n yu s e f u lp r a c t i c a l f u n c t i o n s b ys e t t i n gu pas c i e n t i f i c m a n a g e m e n ta n dd e c i s i o np l a t f o r mf o rt h ei m p r o v e m e n to fn o i s ee n v i r o n m e n ti nt h ec i t y , i t c a nl i g h t e nt h eb u r d e no fe n v i r o n m e n t a lw o r k e r sa n di m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fe n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n t t h i sr e s e a r c hi ss i g n i f i c a n ts i n c eg i s i ss e l d o ma p p l i e di ne n v i r o n m e n t a ln o i s e p r e d i c t i o nf i e l d s i ta l s op r o v i d e sar e f e r e n c em o d ef o rd e v e l o p i n ga p p l i c a t i o n su s i n gg i si n t h en o i s ep r e d i c t i o nf i e l d k e yw o r d s ：g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ；c o m p o n e n t0 b j e c tm o d e l ；t r a 伪cn o i s e ； p r e d i c t i o nm o d e l 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 大连理工大学博士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全1 r 解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名 导师签名 壁垡 ；磋轧 z d 口年j z 月琵日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题研究背景及意义 随着城市的发展和道路基础设施的逐步改善，城市的各类车辆数量急剧上升，道路 交通噪声污染也越来越严重。在一些大中城市形势尤为严峻。全国2 3 的城市居民生 活在噪声超标的环境中。目前中国城市环境噪声主要为交通噪声和社会生活噪声。随着 城市的规模不断扩大和城市交通的日渐繁忙，城市道路交通噪声问题会逐渐加剧并成为 制约城市人居环境质量提高的重要因素【1 1 。因此，对城市交通噪声进行有效地防治迫在 眉睫，如何治理和改善道路沿线的声环境成为一项重大课题。 城市噪声不仅是城市环境质量中的一个重要组成部分，而且又是城市环境质量中更 难治理、具有更高环境质量层次要求的子系统。正因为城市噪声系统的复杂性，所以它 需要用多学科、多技术的交叉与渗透的方法来进行技术改造、预测控制。人类的生存环 境质量与信息技术的结合，是城市环境管理工作的热点与重点之一【2 l 。 要解决交通噪声污染，就必须清楚的了解交通噪声污染的现状，在了解现状的基础 上，分析交通噪声污染产生的原因，预测未来污染的状况，以及对拟采取措施的效果进 行评估等。所有这些工作都十分的繁琐，如果仅靠人工进行，则效率低下，不切实际。 因此，现代化的环境管理手段必不可少。研究城市道路交通噪声预测系统的意义就在于 此。 道路交通噪声预测是对环境污染控制、管理、规划等方面均具有重要意义。建立一 个城市道路交通噪声预测系统，在各类工程项目设计和建筑设计过程中进行道路交通噪 声模拟、预测，并根据预测结果和有关环境质量标准适当调整设计方案，使得该方案从 道路交通噪声的角度在可能的范围内最优，以及对已经建成的区域确定改善方案都是 非常有意义和应用价值的，它对城市综合环境质量的管理及提高都具有重要意义i ”。 1 2 交通噪声概述 1 2 1 城市交通噪声介绍 城市交通噪声的主要来源是：车辆低速行驶时通过发动机、传动设备、排气管及刹 车等发出噪声，以及高速行驶的车辆的轮胎和地面之间的摩擦和空气扰动。道路近处的 交通噪声的噪声变化取决于下列因素：车流量、车流速度、坡度陡缓。这些因素增大， 会导致交通噪声增大。 可能产生噪声影响的其他因素有： 基于g i s 的城市道路交通噪声预测系统的研制 ( 1 ) 距离：当观察者远离公路时，交通噪声将会逐渐减弱。 ( 2 ) 植物：公路两侧任何类型稠密的植物屏障都会使车辆噪声影响减小。 ( 3 ) 地面条件：若地面松软，则它会吸收一些噪声能量。 ( 4 ) 自然的和人为的屏障：在观察者和道路之间的山丘、房屋以及墙体，将会减弱 噪声水平。 ( 5 ) 主导风向。 噪声控制离不开噪声测量与噪声评价，现有的噪声评价量种类较多，如：噪声评 价数( n r 曲线) 、a 声级、等效连续a 声级、语言干扰级、累计分布声级、交通噪声指 数、噪声污染级、感觉噪声级等。在这些噪声评价量中，不同的评价指标虽然存在着某 种相关性、一致性，但也存在着各自的特点，可在不同场合采用适当的评价量对噪声进 行测量评价【”。 ( 1 ) a 声级工。 这是模拟4 0 p h o n 等响曲线设计的计权网络声压级。其特点是考虑了人耳对低频噪 声敏感性差的频谱特性，对低频有较大的修正量，能够较好地反映人耳对各种噪声的 主观评价，且易于测量，故广泛用于噪声计量中。由于a 声级是一个宽频带的度量， 不同频谱的噪声对人产生的危害可能不同，但可以具有相同的a 声级。因此，a 声级 不能全面准确反映噪声的危害程度，它主要适用于宽频带稳态噪声的一般测量。 ( 2 ) 等效连续a 声级。 对于幅度随时间变化很大的噪声，可以用统计分布来描述。对于大部分噪声，其幅 值随时间变化的分布近似于高斯分布。这种噪声的大小可以用等效噪声级工。表述。它 是在时间t 过程中噪声的a 声级按能量平均： k = 1 0 1 叫瓤1 0 l a “。d t ( 1 山 式中，。为某时刻噪声的a 声级。 由。的定义可知，等效连续a 声级是在考虑了噪声与频率之间关系的a 声级的 基础上，进一步考虑了噪声持续时间产生的影响。因此，等效连续a 声级可用于测量 持续时间不同的起伏波动噪声。但对于个别持续时间极短， 脉冲噪声峰值较高的声压 级，虽然其危害性很大，但在等效连续a 声级中未必能很好地反映。即危害程度不同 的噪声仍可能有相同的等效连续a 声级。等效连续a 声级主要用于起伏噪声的测量。 ( 3 ) 噪声评价等级数( n r 曲线) 大连理工大学硕士学位论文 噪声评价n r 数是将所测噪声的倍频带声压级与标准n r 曲线比较，以所测噪声最 高的n r 值表示该噪声源的噪声等级。显然，噪声评价n r 数是在考虑了频率因素的 基础上，进一步考虑了峰值因素，而对峰值持续时间以及起伏特性不能很好地反映。 因此，n r 数较适用于相对稳态的背景噪声的测量与评价，也可作为确定背景噪声的设 计目标。 ( 4 ) 累计分布声级 这是一种统计百分数声级。即记录随时间变化的a 声级并统计其累积概率分布， 用k 表示测量时间内百分之的起伏噪声所超过的声级，厶0 相当于峰值声级，毛，相 当于平均声级，k 相当于背景声级。由累计分布声级的定义可知，k 、对噪 声暴露给出了简单、可靠的描述。故可以用来测量、评价城市环境噪声或起伏的交通噪 声。城市环境噪声是城市环境质量的一个重要评价指标。中华人民共和国环境噪声污 染防治法中对环境噪声污染的定义是：超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他 人正常生活、工作和学习的现象称为环境噪声污染i 鄄。 1 2 2 国内外交通噪声预测研究现状 目前己提出的道路交通噪声预测模型有：美国的h - i w a 公路交通噪声预测模型 6 1 、 英国的c r t n 8 8 7 1 、多层递阶预报模型【8 】、考虑街道声散射的交通噪声预报模型【9 】、神经 网络模型【1 0 t 、高架桥交通噪声预报模型 1 1 】、灰色预测模型【1 2 】等。 美国于1 9 7 8 年1 2 月发布了f h w a 公路交通噪声预测模型。该模型以等效连续a 声 级工。为评价指标，自发布以来经过数次改进，现已日趋完善并在许多国家得到广泛应 用。英国于1 9 7 5 年发布了c r t n 模型，1 9 8 8 年又发布了其改进版c r t n8 8 。该模型以 交通噪声峰值厶。为评价指标，自发布以来在所有英联邦国家和中国香港地区广泛应用， 并成为这些国家和地区法院在处理有关交通噪声诉讼案件时唯一认可的标准模型。德国 分别于1 9 8 1 年和1 9 9 0 年发布了r l s 8 1 模型及其改进版r l s 9 0 模型，该模型以等效连 续a 声级上。为评价指标。法国、奥地利、荷兰、北欧、意大利、日本、西班牙、新加 坡、泰国等国家也都相继发布了自己的道路交通噪声预测模型。上述模型都属于道路交 通噪声预测的通用模型，即可用于相应国家或地区的一般交通噪声预测。 目前国内进行交通噪声预测主要采用以实测为主、预测为辅的方法，而国外则恰恰 相反，他们采用以预测为主，并结合一定的实测的方法。两者相比较，至少在以下几方 面，预测比实测更有优势【捌： ( 1 ) 实测只能用于评价已有交通道路的噪声影响，对于在建或规划中的道路则无能为 力。 基于g i s 的城市道路变通噪声预测系统的研制 f 2 1 实测数据往往要受到非交通声源的影响而不准确，而环境背景噪声值难以精确测 定。预测则不受非交通声源的影响，仅仅考虑公路交通产生的噪声。 o ) 噪声评价点数量多，逐点实测需耗费大量人力物力，实测的同步性也难以保证。 预测则可以借助于相对完善的模型，加上少量实测点校正，得到较好的结果，而且可以 具体到每幢建筑物，使评价工作更为细致。 ( 4 ) 交通噪声实测数据仅仅代表测量时的噪声状况，而该时间段未必就有代表性。预 测则可以根据需要用一天平均交通流量成一定时段内最大流量，求出相应的一天等效声 级和一定时段内最大噪声级。 目前国外的交通噪声环境预测精度已经相当高，与实测结果相比较，预测结果误差 一般在2 d b 以内。 1 3 地理信息系统在交通噪声预测上的应用 1 3 1 地理信息系统简介 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 简称g i s ) 。g i s 是在计算机软、硬 件支持下，采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示空间物体的地理分布数据及与 之相关的属性，并以回答用户问题为主要任务的技术系统。它是一种决策支持系统，它 把宏观世界抽象为模型化的空间数据，用户可以按应用的目的观测这个现实世界模型的 各个方面的内容，取得自然过程的分析和预测的信息，用以管理和决策。从学科角度定 义，g i s 属于技术学科，它主要涉及地理学、测量学、制图学、摄影测量和遥感、计算 机科学，特别是计算机制图、数据库管理、计算机辅助设计、遥感和计量地理学形成了 g i s 的理论和技术基础。g i s 一般应具备数据的获取、数据的初步处理、数据的存储与 检索、数据的查询与分析、图形的显示与交互等五大功能。 g i s 根据其内容可分为两大基本类型：一是应用型g i s ，以某一专业、领域或工作 为主要内容，包括专题g i s 和区域综合g i s ；二是工具型g i s ，也就是g i st 具软件包 ( 如a r c i r f f o 等) ，具有空间数据输入、存储、处理、分析和输出等g i s 基本功能。随着 g i s 应用领域的扩展，应用型g i s 的开发工作日显重要，利用开发工具充分发挥g i s 的 功能也成为今后信息系统评价的一个方面【1 4 1 。因此如何针对不同的应用目标高效地开发 出既合乎需要、又具有方便美观界面的应用型g i s ，成为开发人员普遍关心的问题。 目前，世界上常用的g i s 软件已达4 0 0 多种。它们大小不一，风格各异。国外的 g i s 系统平台以e s r i 和m a p l n f o 两家公司为代表，他们的产品包括了g i s 的全套解决 方案，软件的功能强大完善，然而价格昂贵。e s r i 的a r c i n f o 在国内外的应用非常广 泛，它推出的系列产品包括地图浏览器a r c e x p l o r e r ，桌面g i s a r c v i e w ，空间数据库引 丈连理工大学硕士学位论文 擎a r c s d e ，以及用于网络的组件m a p o b j e c t s 和空问分析模块等。国内较著名的g i s 产 品，最有代表性的是北京超图地理信息技术有限公司开发的超图s u p e r m a p ，还有中国 地质大学的m a p g i s 和武汉吉奥信息工程技术有限公司开发的吉奥之星g e o s t a r 等。 1 3 2g i s 在环境保护领域的优势及应用现状 在环境保护领域中，必须对大量的环境数据进行存储、统计、分析等操作。环境保 护领域考虑的地理因素繁多，大多数为较复杂的空间模型，所以在环境保护领域的工作 中必须采用强有力的计算机信息技术。地理信息系f j e ( g i s ) j e 好为其提供了理想的技术工 具。地理信息系统是对空间数据进行采集、存储、分析处理及显示输出的计算机技术系 统。空间数据管理、空间数据分析、建立较为复杂的空间模型、空间与非空间数据的显 示查询这些功能是地理信息系统能有别于其它数据库软件和机助制图软件的地方，也是 其优势所在。g i s 可以方便地获取、存贮、管理和显示各种环境信息，而且可以有效地 进行预测、模拟、分析和评价，为环境保护提供全面、及时和准确的信息服务和技术支 持。因此，在环境保护领域运用地理信息系统是自然的选择【1 5 】。 国外从上世纪6 0 年代初就开始了对地理信息系统的研究与应用，在8 0 年代中期获 得了明显的进展，此时，地理信息系统的应用已扩展到和地理空间分布有关的各个领域， 这其中就包括环境保护领域的应用。我国从上个世纪8 0 年代开始地理信息系统的研究 与实验性应用，进入9 0 年代后，很多行业纷纷投资于实用性地理信息系统的建设，特 别在环境保护、城市规划等方面。应用在环境保护中的地理信息系统称作环境地理信息 系统l l 。它可按两个层次建设：第一层是基础地理信息系统，主要内容包括城市基本地 形、道路交通、土地利用、地质、城市现状及其属性数据信息库建设和管理。第二层是 环境专业地理信息系统，主要包括环境监测、数据采集，对所采集数据进行信息查询与 统计，以及在现有数据的基础上进行分析，进行重大环境污染事故区域预警，并采取有 效的措施预防可能发生的重大环境污染、环境灾害事故，减少或避免环境污染。 目前，地理信息系统在环境保护领域中的应用正在逐渐发展之中，并开始应用于区 域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域 可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划以及对突发污染事故的应急响应等 方面。 基于g i s 的城市道路交通噪声预测系统的研制 1 4 本论文的主要研究内容 本研究采用组件式g i s 开发技术，本文对基于g i s 的城市道路交通噪声的预测、模 拟进行了深入研究，采用v i s u a lb a s i c 6 0 编程环境并利用m a p o b j e c t s 控件，以大连市数 据为基础，研制与开发了基于g i s 的城市道路交通噪声预测系统。主要完成以下工作： ( 1 ) 研究并比较国内外的多种噪声预测模型，结合我国城市道路交通状况、及环境 标准，将预测精度高、较成熟的交通噪声预测模型集成到g i s 平台。 ( 2 ) 搭建起一套完整的g i s 信息系统平台，建立其空间数据库与属性数据库，实现 对电子地图的文件管理和视图管理以及对地理特征的定位、空间属性的显示、编辑等环 境信息管理功能。 ( 3 ) 提供交通噪声预测分析工具，有机结合空间和属性信息，从而可预测城市道路 沿线受声点处的交通噪声值，并可对预测结果进行统计、检索、并以多种直观的形式显 示。 ( 4 ) 对交通噪声污染严重的城市小区，可通过模拟建立噪声隔离屏障、增加树木绿 化、草地等措施，研究如何控制、减轻噪声污染，从而为具体实施减噪提供参考措施。 ( 5 ) 为用户提供环境噪声标准法规检索，帮助用户了解区域噪声标准值，以评估某 区域的噪声超标状况。 目前，地理信息系统在环境保护中的应用刚刚起步。国内外将地理信息系统应用于 环境噪声预测、模拟、评价领域的实例更是相对较少，因此，本文的研究具有一定的填 补研究及应用上的空白的意义。 大连理【大学硕士学位论文 2 城市道路交通噪声预测模型 城市道路交通噪声预测模型分为图表模型、物理缩尺模型、理论计算模型3 类 1 7 】。 图表模型要求手工从各类图表上查找噪声计算中间值，计算过程十分烦琐而且精度有 限。物理缩尺模型造价昂贵，而且不可重复利用。因此现在最常用的就是理论计算模型。 影响道路交通噪声的主要因素分为两大类： ( 1 ) 第一类因素包括车流量、车速、轻重型车比例。 ( 2 ) 第二类因素包括预测点距车道中心的距离、地面绿化状况、道路的坡度、各类 地物( 如声屏障) 对噪声的遮挡作用。 第一类因素主要用于计算离车道中心线一定距离处的基准噪声级( 参考噪声级) ， 第二类因素主要用于计算各类修正项。预测点的峰值a 声级为所有路段的嗓声影响的对 数加和。 各类预测模型进行交通噪声预测的过程基本一致，但在一些方面差别明显，如考虑 因素的多少、繁简不同，实验统计参数差别大等。 各类预测模型对影响道路交通噪声的主要因素在数学表达形式上基本一致【1 8 】，如表 2 1 所示。 表2 1 道路交通噪声预测理论模型的基本公式 t a b 2 1b a s i cf o r m sf o rr o a dt r a f f i cn o i s ep r e d i c t i o n 在我国，城市交通噪声有些特殊情况。在一般情况下噪声起伏比较大，大型车辆和 非机动车比例大，这些都是不同的地方。现在对这些情况仍正在研究中。有一个特点是 可按白天( 6 时一2 0 时) 和晚间( 2 0 时一次日6 时) 分成两段：噪声变化比较小的白天 噪声和晚间噪声表示方法，过去倾向于用峰值声级，。( 即有1 0 读数超过的a 声级) ， 基于g i s 的城市道路交通噪声预测系统的研制 近年倾向于用等效连续声级工。在一般情况下，l ，。工。+ 3 。机动车辆比较少的情况， 噪声起伏较大，。和工。大致相等，或只差l d b 。 实际中用得较多的是国家环境保护总局发布的环境评价技术导则一声环境( h j t 2 4 1 9 9 5 ) 推荐的美国联邦公路管理局( f h w a ) 公路噪声预测模式( 以下简称为f h w a 预测模式) 和中华人民共和国交通部颁发的公路建设项目环境影响评价规范( 试 行) o t j 0 0 5 9 6 ) 推荐的模式( 以下简称为交通部预测模式) 这两种，本研究中仍沿用这些 经过实践检验的较成熟的预测模型。交通部预测模式的主要特点是针对我国道路交通特 点所提出的，考虑的因素更多，计算参数更复杂。f h w a 预测模式是美国联邦公路管理 局在1 9 7 8 年提出的公路噪声预测模式。该模式采用能量平均的等效连续声级工。作为评 价因子，自发布以来经过数次改进，该模式比较成熟、完善、预测精度高，在许多国家 得到广泛应用。 2 1f h w a 公路交通噪声预测模式 即用美国联邦公路管理局( f n w a ) 公路噪声预测模式来预测道路交通噪声【”】， f h w a 道路交通噪声预测模式与其它预测模式一样，采用对参考声级进行一系列修正来 预测噪声级。 2 1 1 基本模式 美国联邦公路管理局( m w a ) 于1 9 7 8 年在f h w a - r d - 7 7 1 0 8 研究中报告中提出 “f h w a 公路噪声预测模式”。该模式的预测方法如下【刎： 首先计算单辆汽车在平直车道上行驶时的瞬时a 声级。如图2 1 所示，单辆汽车沿平 直道路匀速行驶，观察点位于垂直于车道垂直距离为d 的位置上，车速为s ，汽车通过垂 直位置的时刻记为t = 0 ，假定：( 1 ) 汽车声源可作为点声源处理：( 2 ) 在垂直于车道包处， 测得汽车匀速行驶过程中的最大a 声级为厶。显然当汽车通过垂直位置时的a 声级最大。 d 0 被称为参考位置，k 被称为参考辐射声级或基准辐射声级( r e f e r e n c e e m i s s i o nl e v e l ) 。 大连理丁= 大学硕士学位论文 声级( d b t i 1 t 1t 0t 2 图2 1 瞬时a 声级示图 f i g 2 1 t h eg r a p ho fi n s t a n t a n e o u sal e v e ln o i s e 时间 根据以上假设，不考虑汽车辐射噪声的指向性，仅考虑声波能量的几何发散衰减， 就得到任意时刻t 的a 声级为：工o ) 。一2 0 1 9 ( 2 1 ) w o 而r 2 一d 2 + ) 2 ，代入( 2 1 ) 式可得单辆汽车在观察点产生的瞬时a 声级为： ( ) 2 厶+ l o l g 南 ( 2 2 ) 第二步，计算单辆汽车匀速行驶过程中观察点的等效连续a 声级。设在t l 至t 2 时间内， 单辆汽车行驶时观察点的等效连续a 声级l e q ( 1 ) 为 k ( 1 ) 圳培毒西1 0 呲【”出 ( 2 3 ) 把( 2 2 ) 式代入( 2 3 ) 式，并记t = t 2 - t l ，则 ( 1 ) = o l 弓j ：舟 ( 2 4 ) 观察点接收到运动汽车辐射声能的绝大部分是在汽车通过垂直位置前后较短时间 内所辐射的声能，或者说观察点在汽车通过垂直位置之前和之后短时间内接收到的声能 占汽车从左端无限远行驶到右端无限远时观察点接收到的总声能的绝大部分。当观察点 基于g l s 的城市道路交通噪声预测系