基于3DCM的道路交通噪声三维模拟研究

随着城市化进程的不断发展，城市环境问题日益突出。如何准确预测和模拟污染物扩散对城市环境的影响？如何探求污染物分布的状态和变化特征？针对以上科学问题，本研究以城市道路交通噪声的产生和传播为研究对象，根据三维城市模型和噪声预测模式构建研究框架，借助计算机视觉与图像识别等理论和方法，解决3DCM环境下交通噪声源和声传播的数据获取，建立噪声时空分布信息的动态可视化方法。通过研究，构建三维虚拟城市环境下噪声场分布预测数据获取的方法，研究城市道路交通噪声场分布预测及时空变化模拟。本研究融合了智能交通监控技术、道路交通噪声预测模式、计算机模拟技术和3D GIS，研究结果有助于提高模型预测精度，改善噪声时空信息可视化的质量，揭示噪声场时空分布规律。这对探讨城市环境决策新方法，具有一定的理论意义和应用价值。并为汽车尾气等其他形式的污染物扩散与模拟的研究提供方法借鉴。

随着城市交通的不断发展，交通噪声污染已变得日趋严重，成为亟待解决的城市环境问题之一。道路交通噪声污染作为一种具有复杂三维空间分布和时间变化特征的环境问题，相应的道路交通预测模式是一种较为复杂的三维空间模型。本研究融合了智能交通监控技术、道路交通噪声预测模式、计算机模拟技术和3D GIS等相关学科理论和技术，对城市道路交通噪声特征及传播特性进行分析，剖析了噪声传播中地理环境的三维空间要素对传播过程和行为的影响，建立了噪声传播及影响因子间的三维空间关系，构建了噪声三维空间模型，实现了噪声的三维可视化及分析。 .主要内容与研究成果如下：.1、分析了城市道路交通噪声的声源特征和声传播特性。针对声源描述，分析了道路交通噪声源的构成，以及车速、车流量、路面坡度、路面结构等对声源发射的影响。在噪声传播特性方面，系统分析了各地理环境要素对道路交通噪声辐射和传播的影响。.2、研究和对比了几种常用的交通噪声预测模型。分析了噪声在道路两旁建筑间的多重反射，建立了综合考虑距离衰减、地面吸收、声屏障阻挡等复杂因素的适合研究区域特征的噪声三维空间模型，将RLS90模式应用于城市道路交通噪声的的预测和模拟。.3、以南京市道路交通噪声空间分布特征为研究对象，收集、分析、整理了部分道路交通监控数据，提取了所测道路的路表类型、车道数、车速、车流量、重型车比例等信息。设计了噪声三维空间分布的测量方案，按照测量方案和有关的测量规范对噪声进行了监测，为噪声模型计算参数输入和计算结果的验证提供了数据基础。.4、分析了道路交通噪声场的三维离散方法，探讨了网格接收点步长的确定原则，实现了对噪声场的三维空间离散。利用上述研究成果，实现了噪声的计算。研究内容包括确定噪声计算原则，提取噪声计算参数，控制噪声计算过程，实现噪声接收点计算。计算结果与实测结果的对比验证表明，计算得到的噪声等级值精度满足要求。.5、探讨了两种不同的三维可视化技术与方法，基于面绘制的方法和基于体视化的方法。分析了不同空间内插方法的特点和适用范围，基于双线性插值方法实现了噪声在三维城市模型中的可视化和分析，基于VTK体视化技术实现了噪声的真三维可视化。.本项目研究成果对对准确直观地预测噪声的空间分布，提高城市地区的道路交通噪声预测和评价精度具有重要的现实意义，也为其他连续空间现象的环境影响评价提供了方法借鉴和技术支持。