周丹+梁雅麗+張杰+桂易琪

摘要：該文利用GIS技術(shù)對城市噪聲分布信息進行探索、處理、存儲以及城市噪聲信息全自動分布圖的實現(xiàn)。研究表明基于GIS的城市噪聲全自動分布圖的實現(xiàn)，以直觀的方式表示城市噪聲的空間分布，能夠及時、準(zhǔn)確地反映城市噪聲現(xiàn)狀，有利于相關(guān)部門對噪聲進行宏觀控制，制定合理的環(huán)境保護政策和措施。

關(guān)鍵詞：GP服務(wù)；GIS；噪聲分布

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）08-0189-02

1 概述

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和城市建設(shè)的迅速發(fā)展以及城市化進程的不斷加快，城市環(huán)境噪聲作為日益突出的環(huán)境污染的問題，日趨嚴(yán)重地影響著人們的正常生活。因此如何有效地預(yù)防噪聲污染、減少噪聲的產(chǎn)生，得到了人們廣泛的關(guān)注。城市噪聲監(jiān)測已成為整個環(huán)境噪聲的必要組成部分。城市噪聲監(jiān)測的主要目的是確定各區(qū)域的環(huán)境噪聲水平，研究各區(qū)域噪聲的變化趨勢，以求能夠及時、準(zhǔn)確地反映當(dāng)前噪聲狀況，有利于相關(guān)部門對噪聲污染進行宏觀控制，制定合理的環(huán)境保護政策和措施。因此，城市環(huán)境噪聲的監(jiān)測不可缺少。

然而，噪聲污染不是僅靠監(jiān)測點得到的簡單數(shù)據(jù)就可以直觀地展現(xiàn)出來的。它具有復(fù)雜的空間分布特征，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（即GIS），利用插值，將噪聲數(shù)據(jù)展現(xiàn)到地圖上，形成等值面模型，按照國家標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境質(zhì)量級別分類，就可以達到直觀的效果。研究表明，基于GIS的噪聲分布圖的實現(xiàn)是環(huán)境噪聲評價的有力依據(jù)，具有較好的實用價值和應(yīng)用前景。

李紅星、張斌、楊志國、靖常峰等人分別提出了基于GIS的區(qū)域環(huán)境噪聲的評價方法、GIS在噪聲分布圖領(lǐng)域的應(yīng)用及基于GP服務(wù)的降雨分布圖全自動制圖方法等。本文在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于GIS（地理信息系統(tǒng)）平臺的城市噪聲全自動分布圖，以直觀的方式表達城市噪聲的地理分布，清楚明了的顯示城市各區(qū)域的噪聲情況，方便了區(qū)域環(huán)境噪聲的評價和研究，可使人們對環(huán)境噪聲污染的評價更加準(zhǔn)確和深入。

2 GIS及相關(guān)技術(shù)簡介

Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS，這是一門新興的地理和計算機結(jié)合的技術(shù)，在國內(nèi)80年代才從國外引入，目前正處于高速發(fā)展時期。而ESRI這個公司，是一個定位工作于地理信息系統(tǒng)的公司，為地理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)提供各種顯示和處理的方法，它的產(chǎn)品即ArcGIS。本文使用的是ArcGIS系列軟件中ArcGIS Desktop桌面軟件中的ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox應(yīng)用程序以及ArcGIS Server服務(wù)器軟件。

ArcMap是在ArcGIS Desktop中進行制圖、編輯、分析和數(shù)據(jù)管理時所用的主要應(yīng)用程序。ArcMap可用于所有2D制圖工作和可視化操作。ArcMap可將地理信息表示為地圖視圖中的圖層和其他元素的集合。ArcCatalog是組織和管理各類地理信息的應(yīng)用程序。可在 ArcCatalog中進行組織和管理的信息類型包括：地理數(shù)據(jù)庫；柵格文件；地圖文檔、globe文檔、3D scene文檔和圖層文件；使用ArcGIS Server 發(fā)布的GIS服務(wù)等。 ArcToolbox用于對地理數(shù)據(jù)執(zhí)行一些非常重要的小操作，例如提取和疊加數(shù)據(jù)、更改地圖投影、向表中添加列、計算屬性值、面疊加和最優(yōu)路徑等等。

ArcGIS Server是發(fā)布各種服務(wù)的GIS服務(wù)器。ArcGIS Server允許以跨企業(yè)和跨Web網(wǎng)絡(luò)的形式共享GIS資源。GIS資源指的是要與其他人共享的地圖、地球、地址定位器、地理數(shù)據(jù)庫和各種工具。共享GIS服務(wù)器上的GIS資源的主要好處與通過任何一種服務(wù)器技術(shù)來共享數(shù)據(jù)是相同的：可對數(shù)據(jù)進行集中管理、支持多個用戶以及可為客戶端提供最新的信息。

本文利用地圖文檔.mxd資源在ArcGIS Server發(fā)布地圖服務(wù)，然后構(gòu)建的等值面模型資源發(fā)布了地理處理服務(wù)（即GP服務(wù)）；登錄ArcGIS Server管理器，可以查看發(fā)布的服務(wù)的路徑和各圖層的要素信息。

3 噪聲分布圖的制圖流程及實現(xiàn)

本文將噪聲分布圖的實現(xiàn)過程如下：下載地理底圖數(shù)據(jù)，實現(xiàn)監(jiān)測點的分布；根據(jù)噪聲值計算標(biāo)準(zhǔn)，模擬噪聲值數(shù)據(jù)；利用ArcCatalog中ArcToolbox工具箱構(gòu)建了等值面模型，并用ArcGIS Server發(fā)布地理底圖和該模型，然后用JavaScript調(diào)用GP服務(wù)和地圖服務(wù)信息，經(jīng)過調(diào)試得到噪聲分布圖，從而實現(xiàn)全自動制圖。

3.1 噪聲監(jiān)測點的分布和噪聲的測量

由中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《城市區(qū)域噪聲測量方法》中的附錄A《城市區(qū)域環(huán)境噪聲普查方法》（補充件）可以知道，監(jiān)測點的分布方法一般為網(wǎng)格測量法；噪聲的測量方法為：在規(guī)定的測量時間內(nèi)，每次每個測點測量10min的連續(xù)等效A聲級（LAeq）。

本文由以上分布方法基本確定了20個監(jiān)測點，監(jiān)測點分布如圖1所示。由于目前測量條件有限，還無法真正的測量晝間和夜間的等效A聲級，本文中監(jiān)測點的噪聲值數(shù)據(jù)是模擬的，環(huán)境質(zhì)量級別是按照城市區(qū)域環(huán)境質(zhì)量級別如表1所示：

3.2 建立等值面模型

本文實驗中所使用的等值面模型的構(gòu)建，是先將噪聲值數(shù)據(jù)用插值法得到柵格數(shù)據(jù)集，然后將得到的相等的柵格數(shù)據(jù)集化為面，最后進行裁剪得到輸出參數(shù)：面要素類。等值面模型的建立需要ArcToolbox的一些工具的幫助。構(gòu)建等值面模型的具體步驟如下：

1）選用反距離權(quán)重插值法。該工具所使用的插值方法可通過對各個要處理的像元鄰域中的樣本數(shù)據(jù)點取平均值來估計像元值。點距離要估計的像元的中心越近，則其在平均過程中的影響或權(quán)重越大。使用反距離權(quán)重法將點要素類插值成柵格數(shù)據(jù)集，形成噪聲暈眩圖。

2）轉(zhuǎn)為整型工具。使用轉(zhuǎn)為整型工具通過截斷將柵格的每個單元值轉(zhuǎn)換為整型，輸出為柵格數(shù)據(jù)集，形成噪聲暈眩圖。

3）柵格轉(zhuǎn)面工具。使用柵格轉(zhuǎn)面工具將柵格數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為面要素集。

4）裁剪工具。使用裁剪工具時，要先確定裁剪范圍和裁剪要素集。這里的裁剪范圍是區(qū)縣要素集，裁剪的要素集是上一步得到的面要素集。

通過以上四個步驟，構(gòu)建的等值模型如圖2所示：

3.3 發(fā)布和調(diào)用服務(wù)

發(fā)布服務(wù)常用的工具是ArcGIS Catalog或者ArcGIS Server。本文使用ArcGIS Catalog來發(fā)布地圖服務(wù)和地理處理服務(wù)（即GP服務(wù)）。系統(tǒng)網(wǎng)頁分布圖用JavaScript調(diào)用服務(wù)信息，需要完成三個目標(biāo)：可以查看區(qū)縣圖層的區(qū)域信息；全自動生成等值面圖層；顯示圖例信息。顯示區(qū)域信息需要用到已發(fā)布的地圖服務(wù)的范圍信息（如圖3所示）、區(qū)縣圖層的制圖信息（如圖4所示）及字段信息（如圖5所示）。等值面圖層的實現(xiàn)需要使用JavaScript調(diào)用地理處理服務(wù)（即GP服務(wù)），獲得輸出參數(shù)的GRIDCODE字段（即表示噪聲值區(qū)域的字段），并對其值按照環(huán)境質(zhì)量級別劃分并分別用規(guī)定的顏色表示。用不同顏色的塊和對應(yīng)的圖例標(biāo)簽來表示環(huán)境質(zhì)量級別，形成圖例，顯示在頁面上。

3.4 城市噪聲全自動分布圖的實現(xiàn)

圖6所示即為本文實現(xiàn)的噪聲分布圖。頭部是當(dāng)前時間顯示；左下角為圖例顯示，標(biāo)注了環(huán)境質(zhì)量級別；右邊為噪聲分布圖顯示，即是采用第3節(jié)中的全自動制圖技術(shù)完成；圖中所彈出的信息窗口即為點擊區(qū)域的相關(guān)信息。

圖7所示即為監(jiān)測點測量的噪聲值更新后的噪聲分布圖。本文實現(xiàn)了城市噪聲分布的全自動動態(tài)顯示。

4 結(jié)論

本文闡述如何制圖，調(diào)用GIS服務(wù)器的資源發(fā)布全自動噪聲分布圖。制圖使用的是ArcGIS Desktop中的應(yīng)用程序：ArcMap，數(shù)據(jù)管理時使用的是ArcGIS Desktop中的應(yīng)用程序：ArcCatalog，而發(fā)布服務(wù)則使用的是ArcGIS Server。本文探索了等值面如何顯示分級色彩，圖例如何添加，區(qū)域要素信息如何顯示等等問題，最終實現(xiàn)了GIS平臺的城市噪聲全自動分布圖。

基于GIS的城市噪聲全自動分布圖的實現(xiàn)方法，不僅適用于噪聲方面，而且可以應(yīng)用到水文管理、經(jīng)濟發(fā)展評估等各個方面，具有良好的應(yīng)用前景。本文中對城市噪聲全自動分布圖研究還有很大的發(fā)展空間，例如關(guān)于噪聲預(yù)測模型的實現(xiàn)需要后續(xù)的研究和探索等。

參考文獻：

[1] 劉立輝.基于嵌入式系統(tǒng)平臺的城市噪聲分布地圖[D].山東科技大學(xué)，2010.

[2] 王志新.基于GIS的城市區(qū)域噪聲信息管理系統(tǒng)研究[J].海峽科學(xué)，2011（6）：110-112.