城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測布點優(yōu)化分析

龐曉全

摘 要：本文結(jié)合工程實例，根據(jù)現(xiàn)有城市區(qū)域環(huán)境噪聲地理分布監(jiān)測點，進行噪聲自動監(jiān)測優(yōu)化布點，檢驗結(jié)果表明該優(yōu)化方法科學(xué)可行。通過該優(yōu)化研究原則及方案，對環(huán)境噪聲自動監(jiān)測優(yōu)化布點具有一定的參考價值和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：城市；環(huán)境噪聲；監(jiān)測；優(yōu)化

0 前言

噪聲是環(huán)境監(jiān)測的重要內(nèi)容，使用環(huán)境噪聲自動監(jiān)測系統(tǒng)對城市各類環(huán)境噪聲的多個測點同步進行連續(xù)監(jiān)測，能及時掌握準確的城市環(huán)境實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。本研究以區(qū)域噪聲監(jiān)測點位為基礎(chǔ)，結(jié)合系統(tǒng)聚類法選取最佳點位，以優(yōu)化城市區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測點位布置，提高其檢測精度。

1 點位優(yōu)化

1.1 優(yōu)化目標

區(qū)域環(huán)境噪聲點位優(yōu)化前后的等效聲級平均值差值一般要求<1.0dB（A），相對誤差一般在±5%以內(nèi)。

1.2 優(yōu)化方法

系統(tǒng)聚類法是聚類分析法的一種，其基本原理是將一定數(shù)量的樣本或指標各自看成一類，根據(jù)樣本（或指標）的親疏程度，將親疏程度最高的兩類合并，再考慮合并后的類與其他類之間的親疏程度，再進行合并。重復(fù)這一過程，直到將所有的樣本（或指標）合并為一類。

2 優(yōu)化過程

2.1 分析樣本和樣本指標確定

在主城區(qū)的149個區(qū)域噪聲環(huán)境監(jiān)測點位（1800m×1800m）監(jiān)測獲得的噪聲數(shù)據(jù)作為聚類分析樣本。

區(qū)域聲環(huán)境監(jiān)測分析指標共有4個參數(shù)，分別為等效聲級Leq、累計百分數(shù)聲級L10、L50、L90。為簡化分析，分析4個參數(shù)的相關(guān)性。結(jié)果表明，149個樣本分析后，Leq和L10、L50、L90的相關(guān)系數(shù)分別達到0.989、0.958和0.882，接近1，相關(guān)性明顯。說明以上4個參數(shù)可互相代替，結(jié)合實際工作可確定只用Leq參數(shù)進行聚類分析。

2.2系統(tǒng)聚類優(yōu)化

通過聚類分析，將各測點歸類，樣本個體間距離選用歐式距離測度：

（1）

式中：xi是個體x的第i個變量的變量值；yi是個體y的第i個變量的變量值；dxy表示2個樣本個體間的親疏程度，dxy越小，表示樣本之間性質(zhì)就越接近，性質(zhì)越接近就可以歸為一類。

各監(jiān)測點與所屬類聚類中心的歐式距離越小，表明該測點與所屬類越貼近。除了2個樣本的距離，在系統(tǒng)聚類分析中，還需要計算類與類之間的距離。類與類的主要計算方法有最短距離法、最長距離法、組間平均鏈鎖距離法、組內(nèi)平均鏈鎖距離法、重心距離法、中位數(shù)法和最小方差法等。2.3 優(yōu)化結(jié)果檢驗

不同的聚類方法所得到的結(jié)果不同，用統(tǒng)計值比較、T檢驗等方法比較優(yōu)化前后的結(jié)果，選出最佳優(yōu)化結(jié)果。對149個噪聲監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)分別用K-S檢驗和S-W檢驗2種方法來確定是否服從正態(tài)分布。結(jié)果表明，2種方法得到Leq參數(shù)的顯著性水平分別為0.200和0.56，均>0.05。因此，可認為區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，可以用T檢驗，檢驗結(jié)果見表1。

由表2可知，7種不同聚類方法除最短距離法的顯著性水平<0.05外，其他6種方法均>0.05的水平，其聚類結(jié)果和原來149個點位的等效聲級無顯著差別。最長距離法、中位數(shù)法、重心距離法和組內(nèi)平均鏈鎖距離法的結(jié)果和原來149個點位的等效聲級的絕對誤差均<0.5dB（A），尤其是中位數(shù)法結(jié)果只相差0.22dB（A），相對誤差僅為0.4%，完全符合優(yōu)化前、后噪聲等效聲級平均值差值一般要<1.0dB（A）、等效聲級平均值的相對誤差一般在±5%以內(nèi)的要求。

選用2013年、2014年的149個區(qū)域聲環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)對中位數(shù)法的優(yōu)化結(jié)果再次做T檢驗，結(jié)果見表3。

由表3可知，檢驗結(jié)果的顯著性水平均>0.05，可以看出中位數(shù)法優(yōu)化后點位的監(jiān)測結(jié)果與2013年、2014年的噪聲等效聲級無顯著差別，絕對誤差、相對誤差也都符合優(yōu)化的目標要求，檢驗結(jié)果令人滿意。

2.4 優(yōu)化前后功能區(qū)分布對比

區(qū)域噪聲點位應(yīng)體現(xiàn)聲環(huán)境功能區(qū)的代表性，經(jīng)過中位數(shù)法優(yōu)化前后聲環(huán)境功能區(qū)1類區(qū)和2類區(qū)點位分布對比結(jié)果表明：優(yōu)化前點位分別為1類區(qū)69個，2類區(qū)80個，占比分別為46%和54%；優(yōu)化后點位在1類區(qū)的是15個，占比59%，2類區(qū)的是11個，占比41%，點位能夠比較均勻地分布在1類、2類區(qū)，與優(yōu)化前的方案相比，在1類區(qū)的點位數(shù)略多于2類區(qū)的點位數(shù)。

3 結(jié)語

總之，通過系統(tǒng)聚類法將各城區(qū)環(huán)境噪聲監(jiān)測點進行規(guī)劃，極大的減少了資源的浪費，并結(jié)合數(shù)據(jù)檢驗，其檢測效果并不因布點的減少而降低精度，表明其優(yōu)化效果良好，可作為成功案例提供應(yīng)用借鑒。

參考文獻

[1]李華、蔡體久、邢洪林.區(qū)域環(huán)境噪聲在線自動監(jiān)測的初步研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報.2005（2）.

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