基本信息
- 項目名稱：
- 道路交通噪音實時預測與防治系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)運用英國CRTN88噪聲預測模型，結(jié)合國內(nèi)實際研究情況，對研究范圍內(nèi)監(jiān)測點的交通噪聲值進行實時動態(tài)預測，得到整個分析區(qū)域的任意時刻的噪音狀況。通過對噪音狀況的全面綜合分析，得到各種成果數(shù)據(jù)——表格、文檔、圖表等。并最終結(jié)合分析結(jié)果，進行降噪效果模擬，通過內(nèi)嵌的飛信終端和電子郵件功能，把噪音的相關(guān)信息發(fā)布給當?shù)鼐用窈彤數(shù)氐慕煌ㄒ?guī)劃部門，以供交通管理部門制定相關(guān)降噪措施達到對區(qū)域減噪的目的。
- 詳細介紹：
- 系統(tǒng)主要包括七個模塊的功能： 1）、系統(tǒng)設置 此模塊實現(xiàn)了對系統(tǒng)的基本設置，包括飛信發(fā)布設置、郵件發(fā)布設置、窗體布局風格、窗體顏色布局、子窗體皮膚這些功能。飛信發(fā)布設置設置發(fā)信人的基本信息，郵件發(fā)布設置可以設置初始發(fā)件人。 2）、數(shù)據(jù)管理 此模塊主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理，包括數(shù)據(jù)庫設置和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換兩方面內(nèi)容。用戶可以通過數(shù)據(jù)庫設置來選擇系統(tǒng)所用的默認數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化部分包括：Raster To TIN 的轉(zhuǎn)化，Shapefile 與 txt 的相互轉(zhuǎn)化，Shapefile文件轉(zhuǎn)換為Geodatabase格式。方便用戶對多種格式的數(shù)據(jù)進行操作。 3）、基本操作 基本操作模塊實現(xiàn)了基本的二維、三維地圖瀏覽功能，其中查詢包括鼠標查詢、SQL語句查詢和Identify查詢，滿足用戶的多種查詢需要。 4）、靜態(tài)污染預測 設計思路：該模塊是系統(tǒng)的基礎模塊，所有的操作都要以該模塊為基礎前提。此模塊主要的功能是生成某一時刻的噪音柵格，具體的實現(xiàn)過程是，首先根據(jù)道路的車流量等參數(shù)計算出道路某一時刻的基準聲級，存放在道路的屬性表中。然后在已知道路基準聲級的基礎上，通過距離衰減等修正計算出噪音監(jiān)測點的預測聲級，得到噪音監(jiān)測點在某一時刻的噪音值，結(jié)果存放在噪音監(jiān)測點的屬性表中。如果已經(jīng)計算出了多個時刻的道路的基準聲級，那么可以通過我們創(chuàng)建的模型對任意時刻進行時間維上的“插值”操作，實現(xiàn)實時動態(tài)預測功能。 然后通過對噪音監(jiān)測點中的某一時刻的噪音值進行空間上的spline插值，即可得到全局的噪音柵格圖。我們還可以把生成的噪音柵格圖層進行TIN三維顯示，把道路圖層加載到三維場景中，以TIN作為其高程，在三維場景中通過高低起伏變化，我們會直觀的看到某一時刻全局的噪音狀況以及道路的噪音污染狀況。也可以對TIN進行旋轉(zhuǎn)輸出視頻，方便以后對噪音情況進行網(wǎng)上發(fā)布。 5）、靜態(tài)污染分析 設計思想：該模塊是系統(tǒng)的核心模塊，為用戶提供了強大的噪音時空分析功能，整體分為兩大部分，一是全局噪音污染分析，二是點對象的時空對比分析。 在全局噪音污染分析中，主要實現(xiàn)的功能是：獲取噪音等值線，生成噪音空間變化率，噪音值在某一范圍內(nèi)的面積的計算，噪音值在某一范圍內(nèi)的區(qū)域的提取，不同時刻全局噪音對比分析，獲取噪音剖面線等功能。不同時刻全局噪音對比分析主要是對比分析兩個不同時刻的噪音狀況（如對6點半和7點半這兩個時刻的全局噪音進行對比分析）。不同時刻噪音對比分析的一般做法只是簡單的把兩個不同時刻對應的噪音柵格產(chǎn)生的噪音TIN放在同一個三維場景中進行顯示，但是，由于在三維場景中不同時刻的噪音TIN存在很多疊加覆蓋，這就使得對比效果很不明顯。為了使得對比更加直觀，我們創(chuàng)造性的運用了柵格差值三維顯示和柵格比值三維顯示技術(shù)。柵格差值三維顯示技術(shù)指的是，對兩個不同時刻的噪音柵格進行相減操作（如用7點半的噪音柵格減去6點半的噪音柵格），得到的是一個差值柵格，這個差值柵格就已經(jīng)完全包含了兩個時刻的噪音對比情況，為了更直觀的對比，我們把這個差值柵格生成三維TIN，并對TIN進行渲染，這樣就可以讓用戶更直觀的感受到不同時刻噪音值的差異，由于用戶直接看到的就是差值TIN，所以避免了用肉眼難以分辨的不利情況。柵格比值三維顯示技術(shù)與上所述類似。 （6）：獲取噪音剖面線。即對某一TIN圖層，獲取沿某一直線的剖面線，得到沿此直線噪音值的變化曲線。并將此剖面線保存為其他格式圖片，以備后用。所沿的直線有兩種獲得方式，一種是用戶自己隨機畫，另一種是選某條已知道路。用戶可根據(jù)需要自己選擇。 點對象分析包括一下兩方面：獲取道路污染影響率，用戶可在視圖區(qū)域內(nèi)任意點擊一點作為觀察點，通過此操作會獲取300米以內(nèi)的道路對此點的污染影響百分率，以餅狀圖、柱狀圖、三維餅狀圖的形式顯示，用戶可以隨意選擇，并保存為圖片文件，以備后用。 時空對比分析。包括同一時刻不同點的空間對比分析，不同時刻同一點的對比時刻對比分析，還有不同時刻不同點的時空對比分析，對比結(jié)果均以圖表的形式展現(xiàn)出來，并能保存成圖片文件，使得用戶可以對噪音進行時間維和空間維不同維度上的對比分析，擴展了對比分析的理念。 6）、動態(tài)污染模擬 此模塊實現(xiàn)了對單輛車沿某條道路行駛過程中，將此輛車看作點聲源，觀察其噪音對道路旁某一點產(chǎn)生的影響情況，并根據(jù)車的運動，動態(tài)生成該點的噪音值變化曲線。其中，用戶可以選擇不同車型、不同速度進行模擬，得到對應的曲線圖。具體的實現(xiàn)方法是：將所選的道路轉(zhuǎn)換成一些列的點集，車以element的形式存在，在一個timer控件中的tick事件中，通過添加和刪除element使得車沿著點集進行動態(tài)移動，同時在tick事件中根據(jù)噪音計算模型計算出這一瞬時的噪音值，并繪制在pictureBox中，達到動態(tài)繪制噪音曲線的效果。 7）、防治與治理 此模塊是本系統(tǒng)的特色模塊，以往噪聲系統(tǒng)中只有預測分析模塊，而往往忽略了對噪音如何進行治理，本系統(tǒng)從兩方面入手對噪音進行了治理。首先模擬聲屏障降噪效果，用戶可以在敏感點和道路之間任意畫一條聲屏障，設置聲屏障高度，以計算此聲屏障的降噪效果，最終選擇出最佳降噪效果時的聲屏障參數(shù)，供城市規(guī)劃部門參考。另一方面，對道路進行限速處理，用戶可以通過輸入減噪值，計算出一條或多條道路的限速值為多少。限速結(jié)果可以保存為Word文檔，也可以以飛信或郵件發(fā)送給司機和管理部門，輔助其決策。 8）、信息發(fā)布 此模塊可以通過飛信和郵箱對噪音信息進行發(fā)布，均內(nèi)嵌于系統(tǒng)的子模塊中。用飛信對小區(qū)內(nèi)的居民進行每日噪音預報，用電子郵箱將噪音信息發(fā)送給交通管理部門以供其制定決策。其中，內(nèi)嵌的飛信功能使用了動態(tài)引用，使用飛信接口來實現(xiàn)。 2、數(shù)據(jù)庫設計 采用Geodatabase數(shù)據(jù)庫來進行數(shù)據(jù)管理。 3、關(guān)鍵技術(shù) 1）、飛信和郵箱做為信息發(fā)布的主要手段，實現(xiàn)了信息的及時發(fā)布。 2）、通過整點噪聲級進行實時噪音預測，求得任意時刻噪音值，自己設計了擬合函數(shù)。 3）、差值柵格三維顯示技術(shù)和比值柵格三維顯示技術(shù)。 3）、單車動態(tài)污染模擬，曲線隨車的前進動態(tài)生成技術(shù)。 4）、TIN操作的相關(guān)技術(shù)。 4、系統(tǒng)亮點 1）、實現(xiàn)了動態(tài)實時噪聲預測功能。以往的噪音預測系統(tǒng)中，噪音預測只能停留在時間段的噪音預測，降低了噪音預測的時間精確度。本系統(tǒng)通過動態(tài)實時預測功能，實現(xiàn)了對任意時刻的噪聲預測，提高了噪聲預測的時間精確度，讓噪音預測更貼近實際生活，也提高了預測信息的時效性。 2）、強大的空間分析功能。包括全局噪聲分析，點噪聲分析。以差值和比值的形式表形任意兩時刻的全局噪聲差異，并進行渲染和三維顯示，使得對比更加直觀。而對點對象，則實現(xiàn)了同時刻不同點的空間分析，和同一點不同時刻的時間分析，和不同點不同時刻的時空對比分析。而且分析結(jié)果以多種圖表的形式展現(xiàn)，并能保存為相應圖片文件。 3）、單輛車污染的動態(tài)模擬功能。讓車模擬行駛過程中聲級輻射的情況，同時對觀察點按車的行駛動態(tài)生成噪音變化曲線，以此模擬形單點生源對觀測點的影響，直觀，富有動感。 4）、噪聲治理模塊，本系統(tǒng)沒有只停留在分析問題但不解決問題的基礎上，不但分析了問題，還最終通過治理模塊模擬治理措施，以輔助相關(guān)部門作出正確決策。 5）、信息發(fā)布平臺，以飛信和郵箱為主要工具對分析結(jié)果、決策結(jié)果進行信息發(fā)布，保證了即使脫離系統(tǒng)，也能收到準確的噪音污染信息。保證了信息的有效性和及時性。同時可以將分析成果以圖表、Word文檔等多種方式保存下來，保證了信息的可用性。 6）、二維和三維顯示，并可以進行一系列的渲染以增強表達效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的：現(xiàn)在城市道路交通噪音日趨嚴重，影響到了居民的生活，為了預測噪音的分布情況，設計了該系統(tǒng)。 基本思路：運用英國CRTN88噪聲預測模型，通過道路交通的一些基本信息（如車流量、車速、重型車比例等）預測出噪音預測點的噪音值，然后通過插值生成研究區(qū)域的整體噪音柵格圖層。 創(chuàng)新點：本系統(tǒng)是對噪音進行實時的動態(tài)預測，二三維聯(lián)動，并結(jié)合了移動開發(fā)平臺，預測結(jié)果以多種形式展示。 關(guān)鍵技術(shù)：基于VS2005和ArcEngine的二維和三維平臺進行二次開發(fā)，并且還使用了飛信API
科學性、先進性
- 本系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)設置模塊、數(shù)據(jù)管理模塊設置、基本操作模塊、靜態(tài)污染預測模塊、靜態(tài)污染分析模塊、動態(tài)污染模擬模塊和防治與治理模塊組成，系統(tǒng)的噪音預測、噪音分析、噪音模擬、噪音治理等功能完備，基于ArcEngine強大的組件式開發(fā)，可擴展性強。關(guān)鍵技術(shù)特點：1.飛信和郵箱做為信息發(fā)布的主要手段，實現(xiàn)了信息的及時發(fā)布。2.通過整點噪聲級進行實時噪音預測，求得任意時刻噪音值，自己設計了擬合函數(shù)。3、差值柵格三維顯示技術(shù)和比值柵格三維顯示技術(shù)。4、單車動態(tài)污染模擬，曲線隨車的前進動態(tài)生成技術(shù)。5、TIN操作的相關(guān)技術(shù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該軟件已經(jīng)在中華人民共和國國家版權(quán)局進行計算機軟件著作權(quán)登記，登記證書號為:軟著登字第0290429號，登記號為：2011SR026755
作品所處階段
- 作品已經(jīng)開發(fā)完成，現(xiàn)在正在當?shù)亟煌ú块T試運行
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 安裝Setup.exe后可運行展示效果。作品還提供“演示視頻”和精彩截圖，供評委老師參考。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明請參見所附加的“軟件使用手冊.doc”以及“演示視頻”。該作品基于全球最大的GIS公司ESRI的類庫進行二次開發(fā)，系統(tǒng)功能非常強大，性能穩(wěn)定，具有實用價值，用于交通部門進行噪音預測，包括噪音的動態(tài)預測、分析、發(fā)布、治理，功能一體化，并且實現(xiàn)了所有的通用GIS的基本功能，操作方便。并且提供三維分析和噪音的動態(tài)傳播模擬，獲得了交通部門主管領導的好評。系統(tǒng)各模塊獨立性、穩(wěn)健性強，低耦合，保留了可擴展的接口，易于遷移，具有廣泛的使用性，因此應用于各個城市的噪音預測，以供交通管理部門制定相關(guān)降噪措施達到對區(qū)域減噪的目的。
同類課題研究水平概述
- 環(huán)境噪聲預測一直處于人們研究的范疇，商業(yè)環(huán)境噪聲預測軟件鳳毛麟角，較為知名的有德國的Cadna/A環(huán)境噪聲模擬系統(tǒng)，德國的SoundPLAN的噪聲預測評估軟件，丹麥B&K公司的LimaTM環(huán)境噪聲計算及繪圖軟件。這些國外的軟件不僅價格昂貴，而且并不能很好的符合我國制定的環(huán)境噪聲想關(guān)標準。而國內(nèi)的較為大型的交通噪聲預測軟件幾乎還是個空白，有些單位通過自編程序進行噪聲計算，但大都限于單路單點或局部計算，不成規(guī)模，標準不一，并且缺乏空間數(shù)據(jù)管理和全局噪聲分析表達的能力?；贕IS的道路交通噪聲實時預測與防治系統(tǒng)正好彌補了這一不足，國內(nèi)雖有人進行研究，但真正能實際應用的道路交通噪聲預測軟件卻鮮為人知。 現(xiàn)存的幾種噪音預測的軟件大都是基于時段進行預測，即預測某一個時間段內(nèi)（如6:00-7:00）噪音的平均值，這種預測方法很受限制，不能讓用戶得到更精確的時間點的噪音值。本系統(tǒng)通過在英國CRTN88噪音預測模型的基礎上，對預測方法進行了很好的優(yōu)化處理，改進設計思想，通過在時間維度上對噪音進行“插值”，實現(xiàn)了對任意時間點的實時預測功能，可以根據(jù)已有的時間點的噪音情況合理預測出任意時刻的噪音情況，使得預測精度可以達到具體的某一分鐘，如可以預測8:54這一時刻的噪音情況，而不僅僅是預測某一時間段的噪音，增強了預測的時效性和準確性，實現(xiàn)了噪音的實時動態(tài)預測，也更加接近實際情況。 一般的噪音預測軟件只涉及噪音預測功能，而本系統(tǒng)在噪音預測、分析、模擬的基礎上增加了防治與治理的模塊，系統(tǒng)實現(xiàn)了加聲屏障和限速兩種常用降噪措施的降噪效果模擬。用戶可以對任意道路手工繪制聲屏障，并設置聲屏障高度，以獲得此聲屏障影響下道路對某預測點的噪音污染衰減情況。道路限速可以針對輸入的降噪值，計算出某條道路或全部道路的限速值。并將限速情況以飛信或郵箱發(fā)送給分析區(qū)域內(nèi)司機和交管部門，以供決策。 該系統(tǒng)還具有的一個特色功能就是可以動態(tài)模擬單個車輛聲源沿任意道路行駛時，對道路旁邊任意預測點的噪音污染情況。而且用戶可以通過車型設置和速度設置來獲得不同車型、不同速度下對某預測點的噪音污染變化曲線。限于篇幅，其他功能不能詳細說明。 評委老師可以參見所附的“作品設計文檔.doc”、“系統(tǒng)概述.doc”、“軟件使用手冊.doc”以及“演示視頻”.
