基于GIS的城市区域噪声信息管理系统研究

王志新

基于GIS的城市区域噪声信息管理系统研究

王志新

福州市环境监测站

利用GIS技术建立的城市区域噪声信息管理系统，能动态、直观地反映区域噪声的时空分布规律，GIS技术为区域噪声信息管理研究提供强有力的工具。本研究以MapObjects-windows版本软件为主要的GIS开发工具，通过属性数据和空间数据的链接，实现了区域噪声污染分布的地图化表现、动态查询、基本空间分析、适用区划分等功能。

地理信息系统 区域噪声 信息管理 空间数据库

1 前言

随着我国国民经济的高速发展，城市环境噪声污染问题日益突出，它已和大气污染、水污染及固体废物污染一起并称为城市环境方面的四大公害。目前噪声污染已经成为制约城市人居环境质量提高的重要因素。因此，掌握准确的环境噪声信息，科学评价噪声现状及其环境影响，是噪声决策规划和噪声管理的重要基础。过去传统的环境噪声信息管理系统，即无管理空间对象的数据库管理系统（DBMS）中，多以文字、数字的形式表现现实中具有复杂性和时空动态性的噪声数据，不利于发现隐藏在这些数据背后的许多深层次信息，噪声评价与管理效率低下，准确度不高，因而高效率、高质量的环境预测规划与评价、环境信息更新、查询和管理已成为十分迫切的需要。

地理信息系统 ( Gepographic Information System ,简称GIS)是19世纪60年代开始迅速发展起来的一门融地理学、几何学、计算机科学及各类应用对象为一体的新兴边缘科学。GIS 以其高效的空间数据和属性数据的管理能力及强大的检索查询功能、独特的地理空间数据分析功能、建立较为复杂的空间模型等有别于传统的数据管理系统（RDBM）的功能，为实时获取信息和决策分析提供了一个有效的工作平台和可靠的技术支持。

目前GIS已广泛应用于环境噪声信息管理研究的各个领域，及环境监测、环境质量评价分析、环境规划、预测及辅助决策等领域。本研究以GIS技术为手段，开发区域噪声信息管理系统，实现噪声属性数据与空间数据的一体化管理。

2 系统目标及系统设计

2.1 系统目标

实现区域环境噪声数据的高效、科学管理，提供有效的环境信息服务，利用GIS所具有的空间数据与属性数据相统一的综合分析手段，制作环境噪声评价的噪声分布专题图，并提供数据分析、统计和查询等功能，为区域声环境的规划与管理提供支持与服务。

2.2 系统的设计

基于WINDOWS平台，采用稳定Client/Server结构的Microsoft SQL Server 2000数据库进行数据管理，开发平台采用Borland Delphi 7.0以实现面向对象编程技术。GIS软件主要采用ESRI 的组件产品 MO（Map Objects）进行开发。MapObjects-windows版本软件是一个可嵌入的地图制图和GIS组件（ActiveX控件）的集合，是由一个Map控件和可编程ActiveX对象所组成。ActiveX是当今得到最广泛支持的面向目标的软件集成技术，可以直接插入到许多标准开发环境的工具集中，包括Delphi 7.0程序设计环境。

空间数据库设计，因噪声数据具有很强的时空分布特征，系统的数据结构主要是空间数据结构和属性数据结构。收集研究区域有关资料，高比例的GPS电子地图或对地图扫描数字化，生成底图、专题图和属性数据库。系统将空间数据类型按几何特性分为点( Point )、线(Line)、面( Region)和文本(Text) 4种数据实体，每一空间实体具有唯一的标识码与属性数据相连。区域噪声信息管理系统把属性相近的空间实体组成相应的图层库表(. shp)：区域边界层、道路层、监测点层、标注层等，并由一个工作空间（. mxd）来管理(见图1)。

图1 空间数据图层

3 系统主要功能简介

3.1 查询统计功能

环保部门在日常管理工作中，需要查询、分析大量环境要素信息，环境要素具有明显的空间属性和层次属性，系统可进行各种组合方式的信息查询统计，满足环保管理及决策需要。比如查询某年度区域环境噪声为重度污染（Leq(dB)> 65dB）的监测点，系统将查询结果以符号形式显示在地图上；查询、分析区域环境噪声污染状况的趋势情况，系统将提供空间分布、时间分布及定性评价等组合方式，查询结果以图表形式显示在地图上。

3.2 区域噪声现状评价

系统利用GIS的空间分析功能，判断各监测点所处哪类别功能区（0类、1类、2类、3类、4类），后根据不同类别功能区的噪声标准对区域环境噪声进行现状评价。系统将评价结果用专题图的形式直观表现出来，专题图的形式将依据城市区域环境污染现状和管理控制的要求而定。专题图有区域环境噪声年度统计数据及现状评价；区域环境噪声不同声级范围的区域所占比例及覆盖面积；区域环境噪声声源构成状况等。

3.3 环境噪声适用区划分

《城市区域环境噪声适用区划分技术规范》(GB/T15190- 94)为噪声区划工作提供了基本思路和定量划分指标，利用GIS将工作底图分层数字化，生成土地利用、街区、行政区界、水系、交通图等五个图层，并进行叠置分析，统计出每个街区内各个用地所占比率，然后运用GIS的编程语言AML，根据分类标准编写程序，将每个街区划分为不同类型，并将类型相同的区域连结成片。最后采取实地踏勘、听取专家意见等形式对有问题的区域进行调整, 解决“孤岛”现象和部分噪声适用区类型应执行的噪声标准与噪声现状水平有较大差距等问题，绘制出环境噪声功能区划图。图2是利用本研究绘制的福州市声环境功能区划图。

图2 福州市声环境功能区划图

3.4 噪声监测点布设

噪声监测点的布设除了要符合相应的国标，还要考虑使布点能全面、准确地反映监测区声环境状况，而且又合理、可行、经济。传统的户外地理数据的获取一直借助于纸制地图，手工布设不但费时费力，而且准确度不高，也达不到监测点最优配置。利用GIS技术进行噪声监测布点，不但方便、快捷，而且保证了监测点数据的可靠性。GIS与RS、GPS技术的融合使研究区域地理空间数据的获取和更新变得简单方便。

系统将已数字化的工作底图（建成区地图）按照一定网格大小（700m×700m）进行划分，测量点设在每个网络中心。每个监测点的编号和名称是唯一的，为适应以后建成区的扩大及维护方便，预留适当的扩展接口，每个监测点的专业属性（类别、标准、质量等级、超标与否等信息）可因实际改变而更新。然后实地踏勘剔除无效网格，绘制出建成区区域噪声监测网格示意图。无效网格是指网格中心点在建成区外面、在河流中、在山上的网格，以及实际无法布设测点的网格。图3是利用本研究绘制的福州市建成区区域环境噪声监测网格示意图。

图3 福州市建城区区域环境噪声监测网格示意图

3.5 试图及图层管理

系统提供放大、缩小、漫游等基本地图操作，同时提供鹰眼图，用显著颜色的方框显示当前图形在全图中的位置，并可在全图中迅速定位。图层管理主要包括图层的新建、添加、保存、隐藏和显示图层等功能。

4 总结

随着GIS技术和环境科学的不断发展，GIS在环境保护领域必然会有更为广泛的应用，GIS技术将把环境噪声信息管理研究工作推上一个科学、高效的平台，本研究希望能对从事此领域研究的人员提供一些参考和帮助。

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