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1、GIS技术在区域环境噪声中的应用研究摘要：传统的噪声评价都是根据声音的物理数量来进行的,无法准确、形象地来表示评价的结果。噪声分布的空间特性和GIS强大的空间数据处理,空间分析及可视化能力，使得GIS在解决与空间位置有关的环境问题方面有着巨大的优势。本文对GIS方法在噪声监测、噪声评价、区域噪声信息管理系统、噪声区划的可行性分析、噪声地图及其在城市规划中的应进行了研究，并介绍了研究发展趋势。关键词：地理信息系统；区域噪声；噪声评价；噪声地图Application of GIS Technology in the Regional Ambient NoiseAbstract:The tradit
2、ional noise evaluation is based on physical amounts of sounds, is notable to represent the evaluation results accurately and visually.With the spatial character of noise distribution, the powerful capability of spatial data processing, spatial analysisand visualization, GIS technique has great advan
3、tages in processing environmental problems related to spatial locations. This paper studied the application of GIS in noise testing,noise evaluation,district noise information management system,feasibility analysis of noise zoning and noise map.Then this paper described the research and development
4、trend.Key words: GIS; regional noise; noise evaluation; noise map前言：随着信息社会的到来，人类社会进入了信息大爆炸的时代，面对海量信息，人们对于信息的要求生了巨大的变化，对信息的广泛性、精确性、快速性及综合性要求越来越高。随着计算机技术的出现及其快速发展，对空间位置和其他属性信息进行统一管理的地理信息系统也随之快速发展起来，在此基础上进行空间信息和其他属性类信息进行统一管理的地理信息系统也随之发展起来，进行空间信息挖掘和知识发现是当前亟待解决的问题，也是 GIS 研究的热点和难点之一。地理信息系统空间分析也越来越凸显出其重要作用
5、。1.GIS 定义地理信息系统(GeograPhieInrormationsystem 或 Geo-graInformationsystem，GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，主要用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。地理信息系统
6、的出现，极大地拓宽了信息系统的应用范围和应用深度。特别是随着计算机硬、软件技术的快速发展，地理信息系统技术也发生着日新月异的变化。近年来地理信息系统技术发展迅速，其主要的原动力来自日益广泛的应用领域对地理信息系统不断提高的要求。另一方面，计算机科学的飞速发展为地理信息系统提供了先进的工具和手段，许多计算机领域的新技术，如面向对象技术、三维技术、图象处理和人工智能技术都可直接应用到地理信息系统中。其应用已经不仅限于测绘、地矿、制图、资源与环境管理等传统领域，其在设施管理、交通运营、工程建设、城市规划、灾害防治、灾害评估、文物考古等领域也扮演着重要角色。此外，地理信息系统还进入了军事战略分析、商业
7、策划和文化教育等更为广泛的领域，甚至还和其他科学技术结合，进入了普通人的生活。2.GIS 的分类 地理信息系统按其内容可以分为三类。即专题地理信息系统（ThematicGIS）、区域信息系统（RegionalGIS 和地理信息系统工具或地理信息系统外壳（GISTools）。专题地理信息系统是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。例如森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。区域信息系统主要以区域总和研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的级别，如国家级的、区域等省级的、市级和县级等为各不同级别
8、行政区服务的区域信息系统，也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。地理信息系统工具或地理信息系统外壳是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。与普通的信息系统相似，一个完整的地理信息系统主要是由四个部分构成，即硬件系统（含网络系统）、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。其核心部分是计算机系统（软件和硬件）空间数据反映了 GIS 的地理内容，而管理人员和用户决定系统的工作方式和信息表达。（1）计算机硬件系统：GIS 由于任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。构成计算机硬件系统的基本组件包括输入/输出设备、中央处理单元、存储设备
9、等。这些硬件组件协同工作，向计算机系统提供必要的信息，使其完成任务，也可以保存数据以备现在或将来使用，或将处理得到的结果或信息提供给用户。（2）软件系统：计算机软件系统实质是必需的各种程序，对与 GIS 而言，通常包括计算机系统软件、地理信息软件和其他支持软件、应用分析程序。（3）系统开发、管理与使用人员：人是构成 GIS 重要的因素。地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期，都离不开人的作用。仅有系统软件和数据还不能构成完整的地理信息系统，还需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新，以及系统扩成完善、应用程序新开发，并灵活采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。地理信息系
10、统专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。（4）地理空间数据：地理空间数据是以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字话仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统通讯设备输入GIS，是系统程序作用的对象，是 GIS 所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。3.GIS 的功能与应用 地理信息系统要解决的核心问题包括位置、条件、变化趋势、模式和模型，据此，可以把 GIS 功能分为以下几个方面。（1）数据采集与输入 数据采集与输入，即将系统外部原始数据传输到 GIS 系统内部的过程，并将这些数据从外部格
11、式转换到系统便于处理的内部格式。多种形式的来源和信息要经过综合和一致性的处理过程。（2）数据编辑与更新 数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑。图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、投影转换以及误差校正等；属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成。数据更新则要求以新记录数据来代替数据库中相对应的原有数据项或记录。（3）数据存储与管理 数据存储与管理是建立地理信息系统数据库的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。空间数据的结构的选择在一定程度上决定了系统所执行的数据分析的功能，在地理数据组织与管理中，最为关键的是
12、如何将空间数据与属性数据融为一体。（4）空间数据分析与处理 空间查询是地理信息系统以及许多其他数字化地理数据处理数据处理系统应具备的最基本的分析功能。而空间分析是地理信息系统的核心功能，也是地理信息系统与其他计算机系统的根本区别。（5）数据与图形的交互显示 地理信息系为用户提供了许多表达地理数据的工具。其形式既可以是计算机平面显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件，可以通过人机交互方式来选择显示对象的形式，尤其强调的是地理信息系统的地图输出功能。GIS 不仅可以输出全要素地图，也可以根据客户需要，输出各种专题图，统计图等。4. GIS技术在区域环境噪声中的应用研究噪声污染是城市环境四大
13、公害之一，目前，已经成为制约城市人居环境质量提高的重要因素。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。在过去传统的环境噪声管理中，具有复杂性和时空动态性的噪声数据多以文字、数字的形式表现，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、高质量的环境预测与评价、环境信息更新、查询和管理已十分必要。噪声分布的空间特性和GIS强大的空间数据处理,空间分析及可视化能力,使得GIS在解决与空间位置有关的环境问题方面有着巨大的优势。目前，GIS已广泛应用于环境噪声研究的各个领域，提高了噪声管理的效率和准确性。4.
14、1 GIS应用于噪声监测（1）. 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标准，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。就目前来说，GIS 布设监测点还未达到完全自动化，而且对监测点配置的优化程度也很不够，但我们仍能看到它在这方面的巨大潜力。（2）. 自动监测系统环境噪声自动监测系统有着无须人员值守，连续运行的特点，容易取得实时、同步的噪声时空分布监测数据，能完成长期和短期的噪声监测项目，能满足城市环
15、境噪声污染评价和管理决策的需要。GIS 在该类系统中的应用程度各不相同。4.2 环境噪声评价(1).现状评价 在环境噪声现状评价工作中，GIS的图形用户界面及强大的空间分析功能，能够直观显示噪声数据的地理位置和相互空间关系，不但有利于对环境噪声进行准确直观的分析评价，而且有助于进一步挖掘数据中隐含的有用信息。例如，通过对监测值内插来反映整个区域噪声的空间分布及超标情况，通过叠置分析提取该区域噪声分布图并分析确定潜在污染源，通过缓冲区分析显示已知噪声污染源的影响范围等等.(2).环境影响评价 在噪声环境影响评价中，大数据量的预测计算是必不可少的。噪声预测模型要考虑到噪声的距离衰减、地面吸收、声屏
16、障阻挡等复杂因素，预测过程中各要素的空间位置至关重要。GIS 善于处理空间数据的特点决定了它在噪声环境影响评价中的优势是其他任何软件所不能替代的。目前，将GIS与噪声专业预测模型相结合是噪声预测评价的主要潮流，也是研究的热点。有些研究项目应用Arcview GIS技术与Cadna噪声模拟软件，主要考虑物理实体对声波的吸收与反射等衰减因素，实现了大城市环境噪声污染预测计算、复杂地形噪声污染对生态的影响计算。4.3 基于GIS的区域噪声信息管理系统（1）系统的目标系统目标确定为:实现区域环境噪声数据的科学管理,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,制作区域噪声分布专题图,并提供数据分析、统计和查询等功能;为声环境的规划与管理提供支持与服务。（2） 系统研制方法 系
