Cadna/A和GIS在城市道路交通環(huán)評(píng)中的應(yīng)用

郭紅連

0 引言

噪聲污染是現(xiàn)代城市重大環(huán)境問(wèn)題之一，城市的聲環(huán)境質(zhì)量狀況已經(jīng)成為判斷城市居住環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。掌握準(zhǔn)確的環(huán)境噪聲信息，科學(xué)評(píng)價(jià)聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、科學(xué)預(yù)測(cè)規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施后聲環(huán)境的變化情況，是噪聲管理和治理的重要基礎(chǔ)。

噪聲數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的時(shí)空分布特征，GIS是對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、分析處理及顯示輸出的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。建立較為復(fù)雜的空間模型、空間和非空間數(shù)據(jù)的顯示查詢這些功能是GIS能有別于其他數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和制圖軟件的地方，也是其優(yōu)勢(shì)所在。

城市道路交通噪聲是城市最重要的噪聲污染源，在環(huán)評(píng)中，目前國(guó)內(nèi)使用較多的交通噪聲模擬和預(yù)測(cè)軟件是基于RLS90模型的Cadna/A噪聲軟件。

1 噪聲模擬軟件Cadna/A簡(jiǎn)介

目前，國(guó)際上使用的噪聲預(yù)測(cè)模型有:美國(guó)聯(lián)邦高速公路管理局發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級(jí)LAeq為評(píng)價(jià)指標(biāo)的FHWA高速公路交通噪聲預(yù)測(cè)模型、英國(guó)交通部發(fā)布的以交通噪聲峰值L10為評(píng)價(jià)指標(biāo)的CRTN88模型、德國(guó)交通部公路建設(shè)司發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級(jí)LAeq為評(píng)價(jià)指標(biāo)的RLS90模型。

Cadna/A是基于德國(guó)RLS90通用計(jì)算模型的噪聲模擬軟件，其計(jì)算原理源于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定的ISO 9613-2:1996戶外聲傳播的衰減的計(jì)算方法。軟件中對(duì)噪聲物理原理的描述、聲源條件的界定、噪聲傳播過(guò)程中應(yīng)考慮的影響因素以及噪聲計(jì)算模式等方面與國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織的有關(guān)規(guī)定完全相同。我國(guó)公布的GB/T 17427.2-1998聲學(xué)戶外聲傳播的衰減第2部分:一般計(jì)算方法，等效采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定的ISO 9613-2:1996標(biāo)準(zhǔn)。因此Cadna/A軟件的計(jì)算方法和我國(guó)聲傳播衰減的計(jì)算方法原則上是一致的。經(jīng)國(guó)家環(huán)?？偩汁h(huán)境工程評(píng)估中心認(rèn)證，該軟件可以作為我國(guó)聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)的工具軟件，也可用于城市或區(qū)域環(huán)境噪聲的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和控制方案設(shè)計(jì)。

RLS90模型共包括聲源模型和聲傳播模型兩個(gè)子模型，對(duì)道路車(chē)輛、重車(chē)比、車(chē)速、路面性質(zhì)、道路坡度、聲屏障、地形、建筑物、氣象條件都有考慮，而且它考慮噪聲在道路兩旁隔聲設(shè)施間的多重反射，非常適用于路旁隔聲設(shè)施的效果評(píng)價(jià)。

2 基于GIS的交通噪聲評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)

基于GIS的交通噪聲評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要由兩部分組成:一部分是交通空間數(shù)據(jù)，各種不同尺度的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包括城市的交通圖、建筑等，另一部分是有關(guān)交通狀況的屬性數(shù)據(jù)，包括路寬、路長(zhǎng)、車(chē)流量等。這些數(shù)據(jù)建立起來(lái)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合交通噪聲的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)模型計(jì)算所得數(shù)據(jù)，達(dá)到對(duì)城市不同路段道路交通噪聲分布和變化趨勢(shì)的直觀表示。對(duì)城市道路局部污染嚴(yán)重區(qū)域、重點(diǎn)路段進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)，對(duì)嚴(yán)重超標(biāo)路段系統(tǒng)給予警告，以供決策者采取相應(yīng)措施。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 GIS和Cadna/A的結(jié)合應(yīng)用

陸家嘴功能區(qū)位于浦東新區(qū)西北部，該功能區(qū)成立于2004年10月，至今已基本建設(shè)完成。陸家嘴功能區(qū)的功能定位是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)聚集區(qū)、國(guó)際金融貿(mào)易核心功能區(qū)、綜合性的文化行政中心，以及具有國(guó)際水準(zhǔn)的生活居住區(qū)。因此，其主要環(huán)境污染因子為生活污水、固體廢棄物，而其中，區(qū)域內(nèi)已經(jīng)建設(shè)完成的快速路2條、主干路10條、次干路16條、城市支路95條的交通路網(wǎng)格局，頻繁的交通運(yùn)輸以及上海市不斷攀升的汽車(chē)保有量，使得陸家嘴功能區(qū)噪聲污染影響不容忽視。

我們對(duì)陸家嘴功能區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充規(guī)劃環(huán)評(píng)，評(píng)價(jià)采用美國(guó)ESRI公司的ArcGIS v9.2軟件，建立基于GIS的陸家嘴功能區(qū)域環(huán)境評(píng)價(jià)基礎(chǔ)信息平臺(tái)。

系統(tǒng)的主要空間數(shù)據(jù)圖層有陸家嘴功能區(qū)域路網(wǎng)布局圖層、土地利用圖層、陸家嘴街道鎮(zhèn)區(qū)域圖層、敏感點(diǎn)圖層等。主要屬性數(shù)據(jù)有:已建、在建快速主干道、主干道、次干道、城市支路的名稱、長(zhǎng)度、道路寬度、車(chē)道數(shù)、車(chē)流量、車(chē)型比例等，敏感點(diǎn)包括居民住宅小區(qū)名稱和樓層數(shù)、文教單位的名稱、地址等，土地利用包括村鎮(zhèn)建設(shè)用地、空地、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、公共設(shè)施用地等。

使用Cadna/A進(jìn)行區(qū)域噪聲模型計(jì)算，將所得數(shù)據(jù)輸入GIS，使用GIS繪圖功能將各類(lèi)分析結(jié)果進(jìn)行直觀表示?？梢缘玫降慕Y(jié)果有:晝間、夜間兩個(gè)不同時(shí)段的等效聲級(jí)圖;根據(jù)預(yù)測(cè)的交通噪聲等聲級(jí)線與城市環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的人口密度分布、敏感點(diǎn)分布情況，得到不同功能區(qū)聲級(jí)分布、不同聲級(jí)下的人群分布。分析得到重點(diǎn)超標(biāo)路段、超標(biāo)原因、超標(biāo)時(shí)段分布。

根據(jù)噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果，提出城市道路交通噪聲治理方案，對(duì)實(shí)施噪聲治理方案后的效果進(jìn)行進(jìn)一步分析。

4 GIS和噪聲專業(yè)預(yù)測(cè)軟件相結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)于噪聲專業(yè)預(yù)測(cè)軟件和GIS相結(jié)合是研究的熱點(diǎn)，李本綱等[1]將GIS和CRTN88模型結(jié)合并用于中國(guó)香港城市道路交通噪聲預(yù)測(cè)與規(guī)劃，牛彥濤等[2]將GIS技術(shù)與道路交通噪聲預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了城市交通干線噪聲平均值的計(jì)算和任意路段交通噪聲預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。應(yīng)用Areview GIS技術(shù)與Cadna噪聲模擬軟件，考慮物理實(shí)體對(duì)聲波的吸收與反射等衰減因素，實(shí)現(xiàn)噪聲污染預(yù)測(cè)計(jì)算、復(fù)雜地形噪聲污染對(duì)生態(tài)的影響計(jì)算，特別是對(duì)于大城市的環(huán)境噪聲污染影響，具有其他軟件不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

研究將交通噪聲預(yù)測(cè)模型Cadna/A與GIS相結(jié)合應(yīng)用于規(guī)劃環(huán)評(píng)中交通噪聲的評(píng)價(jià)，回顧和探索建立實(shí)用的城市交通規(guī)劃噪聲預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)方法，對(duì)于城市交通規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作具有重要意義。

[1] 李本綱，陶 澍，林健枝.應(yīng)用英國(guó)CRTN88模式和GIS進(jìn)行道路交通噪聲預(yù)測(cè)與規(guī)劃[J].環(huán)境工程，1999，10(5):88-89.

[2] 牛彥濤，馬民濤，柳至和，等.城市噪聲管理信息系統(tǒng)中道路交通噪聲預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的實(shí)現(xiàn)[J].交通環(huán)保，2004，25(4):11-23.

[3] 張慶河，鄒崢嶸.基于GIS的交通噪聲評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)[J].測(cè)繪科學(xué)，2008，33(5):101-102.

[4] 李修剛，王 煒，李 方，等.用于道路環(huán)境綜合評(píng)價(jià)的基于GIS的圖形疊置法[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21(4):448-453.