编者按:
改革者进,创新者强,改革创新者胜。
为创新推进我省生态环境保护事业发展,广东省生态环境厅在全省生态环境系统持续开展“苦干实干、争先创优”活动。全省各级生态环境部门、社会各有关单位和广大企业,在深入打好污染防治攻坚战、服务推动高质量发展、建设美丽广东美好家园的生动实践中,积极探索出许多具有广东特色的创新性解决方案和拓展路径。
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为推动噪声问题从根源上解决,筑牢声环境质量监管基础,深圳市生态环境局牵头开发了国际上首个基于CIM(城市信息模型)的噪声地图智能应用系统。该系统实现城市区域噪声地图综合展示与分析、噪声预测评估、智能决策分析、动态更新和一体化管理,助力解决老百姓“急难愁盼”问题。2023年5月,该技术获“广东省环境保护科学技术奖一等奖”。
首个三维实景噪声地图
在国内,噪声地图算是一项比较新的技术,有丰富研究开发经验的团队屈指可数。2013年,深圳市生态环境局智能管控中心高级工程师梁常德就带领团队开始谋划深圳噪声地图研究,但对于如何绘制噪声地图,他们毫无头绪。
于是,带着一定要成功绘制出深圳首张噪声地图的决心,梁常德向国内研究噪声地图“先行者”——北京市劳动保护科学研究所的专家请教,并前往香港调研学习香港噪声地图经验。在有了一定的了解后,技术团队着手深圳噪声地图绘制研究,历经一年半,于2015年6月成功“画”出了深圳首张城市二维噪声地图,这也是国内首个覆盖全市区域的噪声地图。
“二维噪声地图并不能完全客观反映具有明显三维空间分布特征的城市噪声,比如城市中的高层住宅,即使在同一个建筑立面上,低层、中层和高层的噪声是不相同的。”梁常德表示,从2017年开始,他带领团队重点攻关城市大尺度三维噪声地图绘制技术,至2021年,成功绘制出城市建筑物白膜的福田区、南山区、龙华区和罗湖区的三维噪声地图。
从没有经验到逐渐熟悉,再到创新研发,技术团队所掌握的噪声地图技术不断趋于成熟,并走向领先。2022年,技术团队开始探索“升级版”噪声地图,成功研发出国际上首个基于CIM三维实景的大尺度三维噪声地图。“升级版”噪声地图以CIM为数据底座,利用立体空间网格技术和噪声仿真模拟技术,应用多尺度的三维噪声地图与CIM的匹配及融合可视化技术,实现基于CIM的三维噪声地图的快速渲染及展示分析。
“我们花了一年多的时间,成功绘制了福田、南山两个区的CIM三维噪声地图。”技术团队相关人员表示。在此基础上,技术团队还融合了信息化技术,开发了国际上首个融合CIM的噪声地图智能应用系统。
基于CIM三维实景绘制的噪声地图
实现“小时”单元动态更新
在国外,噪声地图一般5年更新一次。但噪声时时刻刻都在变化,5年一更新没办法反映噪声在时间上的变化。为了解决以往噪声地图时效性差,技术团队研发了国际领先的大尺度区域三维噪声地图快速计算及动态更新技术,并成功应用在噪声地图智能应用系统中,实现了噪声地图从“静态”到“动态”的跨越。
据了解,传统的噪声地图计算需要庞大的数据、漫长的过程。技术团队通过对噪声地图更新进行简化研究,打通了动态噪声地图的技术路径。实现噪声地图系统动态更新需要两个变动的数据,一个是噪声监测数据,另一个则是声源数据,如交通数据。“比如说,我们选取某个地点,每天固定一个时间点收集车速、车流量等数据,经过连续一个月收集到的数据,以此来代表这个地点的数据,再结合交通拥堵系数等,就能算出这个点位不同时间的噪声数值。”
在噪声地图智能应用系统中,融合多种噪声源数据,采用智能化网格划分、噪声源自动筛选、分离计算噪声源与衰减项等方法,实现噪声地图快速动态更新。这成功解决了噪声地图计算速度慢、计算量庞大的问题,以及城市大尺度的噪声地图更新困难、更新周期长等的技术问题。
如今,一栋楼这样的建筑物级别,不同楼层、不同方位的噪声数值,在这个系统里很快就可以计算出来。而对于城市级别的噪声地图,可进行以“小时”为时间单元的动态更新。
基于城市建筑物白模绘制的噪声地图
实现在线建模分析对比
“这个声屏障建3米高或是5米高,建成直立式、折板式或是全封闭式,各能实现什么降噪效果,都可以在系统上直观展示出来。更难得的是,建造这样的一个工程,需要多少成本,系统也会给出个估算的数。”技术团队相关人员表示。
据介绍,在噪声常规监测数据、声环境功能区划、噪声地图数据的支撑下,噪声地图智能应用系统能进行数据查询、展示、分析和效果对比,实现全市噪声污染分布和影响程度可观可视,为科学决策做好数据支撑。
噪声地图智能应用系统还是全国首个实现路面改造、交通管控、声屏障和隔声窗等全链条降噪措施的在线建模分析的系统。融合CIM的噪声地图智能应用系统,能对路面改造、交通管控(限速、限行、限流)、建设声屏障、安装隔声门窗等各类降噪措施应用场景及降噪措施方案进行可视化在线建模、在线计算,并自动评估不同措施方案下的噪声影响、降噪效果和工程造价等,实现噪声治理决策智慧应用。
“例如广东省要对广深高速进行扩建,对于深圳段要采用全封闭还是半封闭的声屏障更合适,深圳市生态环境局就应用噪声地图智能应用系统进行在线建模,将效果直观展现出来,为市领导的科学决策提供支撑。”这样一来,决策者就能对工程的降噪效果、资金成本等等做到心中有数。
城市噪声地图应用已步入快车道,接下来,深圳市生态环境局将在现有噪声地图成果基础上先行先试,继续开发更多应用场景,助力全市噪声污染防治精准化管控。
来源/《环境》杂志,作者:黄丹雯
整理/广东生态环境微信编辑小组
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