耦合RS與GIS技術(shù)的長(zhǎng)沙市“十四五”聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整研究

趙芳 范茂清 蔣艷萍 徐敏翔 陳軍

關(guān)鍵詞：聲環(huán)境；監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；優(yōu)化調(diào)整；GIS；高分辨率遙感影像

前言

人們長(zhǎng)期暴露在噪聲級(jí)較高的環(huán)境中時(shí)，除了學(xué)習(xí)、工作和休息受到影響外，還會(huì)引起耳鳴、心臟病和學(xué)習(xí)障礙等疾病。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)聲環(huán)境質(zhì)量和噪聲污染問題越來(lái)越關(guān)注。聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的科學(xué)性和準(zhǔn)確性是準(zhǔn)確反映城市聲環(huán)境質(zhì)量的前提，也是噪聲污染防治的基礎(chǔ)工作。近年來(lái)，隨著長(zhǎng)沙市的快速發(fā)展，城市規(guī)模、功能區(qū)布局、建設(shè)用地、聲環(huán)境功能區(qū)劃分、城市路網(wǎng)和各聲環(huán)境功能區(qū)的聲環(huán)境狀況等發(fā)生了變化，聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位完整性、代表性和前瞻性不足，亟需優(yōu)化調(diào)整。

目前，大多數(shù)學(xué)者僅從技術(shù)規(guī)范出發(fā)來(lái)闡述對(duì)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整的研究，一般是基于城市聲環(huán)境功能區(qū)區(qū)劃、道路交通、人口、建成區(qū)面積等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資料，利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行理論布設(shè)后，通過(guò)人工現(xiàn)場(chǎng)核查點(diǎn)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(diǎn)位需反復(fù)調(diào)整才能滿足規(guī)范要求，影響了點(diǎn)位布設(shè)工作的效率和質(zhì)量，而高分辨率遙感影像具有信息量大的優(yōu)點(diǎn)，可以準(zhǔn)確識(shí)別以上缺乏的信息等，為點(diǎn)位布設(shè)提供了豐富、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持?；诓键c(diǎn)規(guī)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(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的優(yōu)化與調(diào)整。

1長(zhǎng)沙市原有聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位情況及問題

1.1聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位現(xiàn)狀

長(zhǎng)沙市原有聲環(huán)境功能區(qū)劃為1994年出臺(tái)，區(qū)劃面積84km2，覆蓋芙蓉區(qū)、天心區(qū)、岳麓區(qū)、開福區(qū)、雨花區(qū)。原有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為2014年布設(shè)，其中區(qū)域聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位124個(gè)，網(wǎng)格大小1000m*1000m，覆蓋面積124km2；道路交通聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位82個(gè)，監(jiān)測(cè)道路條數(shù)60條，代表道路總長(zhǎng)度355.66km；功能區(qū)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位15個(gè)，1類、2類、3類、4a類點(diǎn)位數(shù)分別為1、8、2、4個(gè)。

1.2存在的主要問題

隨著城市的發(fā)展，長(zhǎng)沙市城區(qū)的建成區(qū)面積擴(kuò)大至586.22km2，較2014年增加299.22km2，市區(qū)常住人口由2014年的114.7萬(wàn)增加至339.8萬(wàn)，城市規(guī)模也從大城市變?yōu)樘卮蟪鞘校?018年聲環(huán)境功能區(qū)劃覆蓋范圍增加了望城區(qū)和長(zhǎng)沙縣；部分點(diǎn)位所在功能區(qū)類別、周邊環(huán)境、名稱或參照物已改變；路網(wǎng)擴(kuò)大及道路新增、拓寬、延長(zhǎng)等原因，導(dǎo)致原有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位完整性和代表性已不足、點(diǎn)位數(shù)量已不滿足規(guī)范要求，聲環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)不能真實(shí)、全面地反映城市聲環(huán)境質(zhì)量，無(wú)法滿足城市管理需求。

2調(diào)整原則和依據(jù)

此次優(yōu)化調(diào)整嚴(yán)格依據(jù)“完整性、代表性、可比性、穩(wěn)定性、前瞻性”原則，按照《環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范城市聲環(huán)境監(jiān)測(cè)》（HJ 640-2012）、《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096-2008）、《聲環(huán)境功能區(qū)劃技術(shù)規(guī)范》（GB/T 15190-2014）、《環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)位編碼規(guī)則》（HJ 661-2013）等規(guī)范要求，綜合考慮城市目前的功能區(qū)區(qū)劃、城市發(fā)展現(xiàn)狀、建成區(qū)面積、道路交通、城市規(guī)模等因素，利用GIS軟件和2米高分辨率遙感影像進(jìn)行長(zhǎng)沙市聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整。

3長(zhǎng)沙市城區(qū)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整方案

3.1區(qū)域聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的優(yōu)化調(diào)整

長(zhǎng)沙市城區(qū)建成區(qū)面積較2014年擴(kuò)大1倍有余。根據(jù)《環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范城市聲環(huán)境監(jiān)測(cè)》（HJ 640-2012）規(guī)范要求，建成區(qū)面積擴(kuò)大超過(guò)50%時(shí)，可重新布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。

3.1.1初畫網(wǎng)格

利用GIS軟件將長(zhǎng)沙市城區(qū)聲環(huán)境功能區(qū)劃分圖和長(zhǎng)沙市2米分辨率高清遙感影像（2019年）疊加，基于功能區(qū)劃四至范圍按2000mx2000m等面積劃分為287個(gè)網(wǎng)格等大的正方形網(wǎng)格。

3.1.2初定點(diǎn)位

根據(jù)遙感影像可知，287個(gè)網(wǎng)格中有148個(gè)為無(wú)效網(wǎng)格，其中19個(gè)網(wǎng)格水面面積或無(wú)法監(jiān)測(cè)的區(qū)域（如林地）面積約為100%，129個(gè)網(wǎng)格非建成區(qū)的面積之和大于網(wǎng)格面積的50%或未在功能區(qū)區(qū)劃范圍內(nèi)。另外還有8個(gè)網(wǎng)格在機(jī)場(chǎng)及機(jī)場(chǎng)附近，易受機(jī)場(chǎng)噪聲干擾。因此這156個(gè)網(wǎng)格不設(shè)置點(diǎn)位，初步篩選出131個(gè)網(wǎng)格，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位初定在網(wǎng)格的正中心。

3.1.3現(xiàn)場(chǎng)勘查

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員根據(jù)點(diǎn)位經(jīng)緯度坐標(biāo)、地圖等到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)初選點(diǎn)實(shí)際位置，確認(rèn)測(cè)點(diǎn)位置是否符合GB 3096-2008中一般戶外的要求。若網(wǎng)格中心位置不宜監(jiān)測(cè)（如網(wǎng)格中心點(diǎn)為禁區(qū)、水面、道路行車道、建筑物等）則將監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移動(dòng)到距離網(wǎng)格中心最近的可測(cè)量位置上，并按HJ 640-2012要求監(jiān)測(cè)和記錄詳細(xì)信息。其中現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)2個(gè)網(wǎng)格的中心點(diǎn)分別在岳麓山樹林中和軍事管理區(qū)內(nèi)，無(wú)法監(jiān)測(cè)需剔除。因此，此次布設(shè)點(diǎn)位數(shù)為129個(gè)，均為新增點(diǎn)位。區(qū)域聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位調(diào)整后分布圖見圖1。

3.2道路交通聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整

長(zhǎng)沙市城市規(guī)模從大城市變?yōu)樘卮蟪鞘小８鶕?jù)HJ 640-2012規(guī)范要求，特大城市的道路交通噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)位須大于等于100個(gè)，而原道路交通噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)位僅為82個(gè)。隨著長(zhǎng)沙市路網(wǎng)的擴(kuò)大，道路的增加、拓長(zhǎng)和拓寬，車流量的快速增長(zhǎng)、未在穿過(guò)城市的高速公路布點(diǎn)等因素導(dǎo)致點(diǎn)位完整性和代表性不足。同時(shí)考慮到點(diǎn)位的延續(xù)性，在盡量保留原有點(diǎn)位前提下，對(duì)原有點(diǎn)位進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整和新增點(diǎn)位。

3.2.1聚類合并

長(zhǎng)沙市道路交通已形成“十八橫十六縱”主要主干路和“井字+環(huán)形”快速路系統(tǒng)。根據(jù)2019年的道路清單和詳細(xì)數(shù)據(jù)可知，快速路共15條，道路總長(zhǎng)1085.82km；主干路共177條，道路總長(zhǎng)6966.53km；次干路共322條，道路總長(zhǎng)5066.47km；高速公路共12條，道路總長(zhǎng)430.6km。本次優(yōu)化調(diào)整通過(guò)聚類合并道路特點(diǎn)相似的道路，并按各等級(jí)道路的長(zhǎng)度占比來(lái)確定各等級(jí)道路的監(jiān)測(cè)道路數(shù)。

3.2.2初定點(diǎn)位

聚類合并初定監(jiān)測(cè)道路后，利用GIS軟件和高分辨率遙感影像初定點(diǎn)位，確保初選點(diǎn)位具有代表性，能反映城市建成區(qū)內(nèi)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(diǎn)（考慮交通類型、交通流量、路面結(jié)構(gòu)、道路寬度、敏感建筑物分布等）交通噪聲排放特征。

3.2.3現(xiàn)場(chǎng)勘查

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員到現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)HJ 640-2012確定點(diǎn)位具體位置，避開特殊路段，如交叉路口、車站、轉(zhuǎn)彎、減速帶等，確保點(diǎn)位具有良好的代表性和可行性，并按HJ 640-2012要求監(jiān)測(cè)和記錄詳細(xì)信息。此次優(yōu)化調(diào)整共布點(diǎn)101個(gè)，監(jiān)測(cè)總路長(zhǎng)為408km，其中保留了原有點(diǎn)位82個(gè)，新增了19個(gè)點(diǎn)位。道路交通聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位調(diào)整后分布圖見圖2。

3.3功能區(qū)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整

根據(jù)HJ 640-2012規(guī)范要求，特大城市的功能區(qū)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位須大于等于20個(gè)，而原功能區(qū)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位僅為15個(gè)，而且部分點(diǎn)位因所在功能區(qū)類別發(fā)生變化、現(xiàn)狀環(huán)境即將發(fā)生變化、受周圍其他因素干擾較大等，導(dǎo)致點(diǎn)位全面性、代表性、和穩(wěn)定性不足?？紤]到監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)延續(xù)性、可比性和前瞻性，本次功能區(qū)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化調(diào)整時(shí)，盡量保留原有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，且考慮點(diǎn)位便于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和后續(xù)噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的建立。

3.3.1初定點(diǎn)位數(shù)

根據(jù)《長(zhǎng)沙市城區(qū)聲環(huán)境功能區(qū)劃分》（2018年版），不布設(shè)0類和4b類功能區(qū)，同時(shí)考慮到實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中人員和儀器設(shè)備等因素，選擇共布點(diǎn)20個(gè)，因原聲環(huán)境功能區(qū)4a類監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為4個(gè)，因此優(yōu)化調(diào)整時(shí)仍布設(shè)4個(gè)4a類點(diǎn)位，1類、2類和3類共布設(shè)16個(gè)，而1類、2類和3類點(diǎn)位的個(gè)數(shù)分別按各類標(biāo)準(zhǔn)適用區(qū)面積在聲環(huán)境功能區(qū)劃總面積中的占比來(lái)確定。因此1類布設(shè)點(diǎn)位數(shù)不足1個(gè)，但考慮到管理需要，確定布設(shè)1個(gè)點(diǎn)位；按照2類區(qū)的面積占比，應(yīng)布設(shè)功能區(qū)點(diǎn)位數(shù)12個(gè)，確定布設(shè)12個(gè)點(diǎn)位；按照3類區(qū)面積占比，應(yīng)布設(shè)功能區(qū)點(diǎn)位數(shù)3個(gè)，確定布設(shè)3個(gè)。

3.3.2初定點(diǎn)位

1類、3類、4a類聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位較少，因此根據(jù)原有點(diǎn)位實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)確定保留或調(diào)整；2類點(diǎn)位數(shù)根據(jù)各區(qū)（縣）2類功能區(qū)面積的占比來(lái)劃分點(diǎn)位數(shù)量，其次，根據(jù)普查監(jiān)測(cè)法來(lái)確定功能區(qū)點(diǎn)位的大概位置。

3.3.3現(xiàn)場(chǎng)勘查

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況選擇能滿足監(jiān)測(cè)儀器測(cè)試條件、安全可靠、周邊環(huán)境長(zhǎng)期穩(wěn)定、能避開反射面和附近固定噪聲源的位置，且4a類點(diǎn)位選擇有噪聲敏感建筑物的區(qū)域，并按HJ 640-2012要求監(jiān)測(cè)和記錄詳細(xì)信息。

此次優(yōu)化調(diào)整布設(shè)聲環(huán)境功能區(qū)點(diǎn)位共20個(gè)，其中l(wèi)類1個(gè)，2類12個(gè)，3類3個(gè)，4a類4個(gè)。保留了原有點(diǎn)位7個(gè)，新增1 1個(gè)點(diǎn)位，微調(diào)2個(gè)點(diǎn)位（1個(gè)3類點(diǎn)位受主干道交通噪聲影響較大，1個(gè)4a類點(diǎn)位周邊環(huán)境發(fā)生變化，導(dǎo)致不便手工監(jiān)測(cè)和后續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的建設(shè)，因此將2個(gè)點(diǎn)位移至附近約100m的位置），刪除了6個(gè)點(diǎn)位（因聲功能區(qū)劃變化、舊城改造拆遷、周邊環(huán)境變化受干擾較大等導(dǎo)致點(diǎn)位代表性不足而刪除）。功能區(qū)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位調(diào)整后分布圖見圖3。

4結(jié)論

充分考慮城市建成區(qū)面積、道路交通、城市規(guī)模等城市發(fā)展現(xiàn)狀，以及原有點(diǎn)位實(shí)際情況和后續(xù)建設(shè)聲環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位需考慮的空間和土地使用狀況穩(wěn)定性等因素，利用GIS軟件和高分辨率遙感影像對(duì)聲環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提高了布設(shè)工作效率，增強(qiáng)了點(diǎn)位的合理性和代表性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)核查和科學(xué)論證，優(yōu)化調(diào)整后的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位具有較好的完整性、代表性、可比性、穩(wěn)定性、前瞻性，形成了科學(xué)、規(guī)范的“十四五”期間長(zhǎng)沙市聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，能真實(shí)準(zhǔn)確地反映長(zhǎng)沙市聲環(huán)境的質(zhì)量狀況，對(duì)長(zhǎng)沙市聲環(huán)境質(zhì)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(yíng)造穩(wěn)定和諧的人居環(huán)境等具有重要意義。