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基于GIS的公路交通噪声预测技术研究

作 者: 刘明
导 师: 许娅娅
学 校: 长安大学
专 业: 交通运输工程
关键词: 高速公路 交通噪声 预测模型 地理信息系统(GIS) 组件式开发
分类号: U491.91
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 56次
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内容摘要


随着我国高速公路通车里程和交通量的不断增长,快速行驶的车辆产生的交通噪声给沿线环境敏感地区造成了严重影响。高速公路交通噪声预测与评价已成为公路建设项目环境影响评价的重要组成部分,但现有的预测模型存在一些不足,预测精度不高,且难以有效评估交通噪声的时空分布特征。本文对交通噪声预测理论与模型展开深入研究,并结合地理信息系统(GIS)技术,利用其强大的空间分析与数据处理能力,研究其在公路交通噪声预测领域中的应用,并开发了基于GIS的公路交通噪声预测系统,取得了以下研究成果和主要结论:1.研究了公路交通噪声的来源、影响因素、传播过程以及评价指标,并对几种国内外常用的交通噪声预测模型展开类比分析,得出了FHWA预测模型更加成熟、科学,但仍有待改善的结论。针对FHWA模型的不足,对模型有关参数进行修正和补充:根据噪声在不同地面状况下传播情况并考虑地面植被覆盖率影响,得到了地面吸收对交通噪声的影响修正;从公路纵坡对车辆发动机噪声的影响出发,依据国家环境保护部报告提供的数据,探讨了公路纵坡引起的交通噪声修正;基于路面材料对车辆轮胎噪声的影响和噪声传播过程中各类遮挡物的吸收、反射、透射和绕射效应,借鉴并采纳了交通部噪声预测模型中的修正方法。在此基础上,提出基于FHWA的修正模型——J-F模型,并讨论了该模型的适用条件与注意事项。2.针对地理信息系统在公路管理与交通噪声预测领域中应用的必要性、可能性以及技术方法进行了较为详尽的分析和研究:(1)基于公路信息的来源、采集方式和存储特征,结合采用GIS进行组织和查询的需要,提出了基于GIS存储和管理的公路资产信息分类体系,将公路资产信息分为若干集合,每个集合都有相似的类别特征和空间特征,且包含丰富的属性信息,使得公路空间和属性信息在GIS的框架下得到有效地存储、表达与管理;(2)根据公路信息和交通噪声数据的时空分布特征和应用型GIS开发方法与特点,提出了开发基于GIS的公路交通噪声预测系统的技术方法。通过对应用型GIS开发方式的比较分析,选用“组件式”开发方式进行二次开发,充分利用了GIS组件完备的空间数据管理功能与面向对象可视化开发语言方便灵活的优点。从系统的实用性、先进性和开发难度各因素出发,选用ArcMap应用程序进行空间数据矢量化和属性数据入库并采用ArcCatalog进行数据管理,二次开发工具采用Visual Basic.NET可视化程序设计语言、ArcEngine嵌入式开发组件以及Microsoft Access数据库管理软件,充分利用ArcGIS在GIS开发方面的基础结构,降低了开发难度和成本,使系统开发便捷高效。3.在考虑用户需求的前提下对系统进行总体设计和各模块设计,开展系统界面定制和集成二次开发。通过ArcEngine可视化控件提供的工具和接口实现了文件管理、视图浏览等基本功能以及道路空间和属性信息交互查询功能,方便用户对公路设施和噪声环境信息进行全面有效地查询和管理;根据噪声预测的实际需求结合J-F模型和ADO.NET数据访问技术实现了交通噪声计算功能,并通过VB.NET与Surfer8.0的无缝连接技术实现了等声级线图的生成,使噪声预测过程精确、快速,实现了评价结果的可视化。本文的研究成果对于如何提高交通噪声预测的精度提供了理论支撑,对GIS在公路管理与交通噪声预测领域的应用提供了技术参考。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 选题背景与研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 公路交通噪声预测模型研究  11-13
    1.2.2 地理信息系统在公路交通领域的应用研究  13-14
  1.3 论文的研究思路与研究方法  14-17
    1.3.1 主要研究内容  14-15
    1.3.2 技术路线  15-17
第二章 地理信息系统原理及其在公路管理与交通噪声预测中的应用  17-29
  2.1 地理信息系统概述  17-20
    2.1.1 地理信息系统定义  17
    2.1.2 地理信息系统类型与构成  17-18
    2.1.3 地理信息系统的功能与应用  18-19
    2.1.4 地理信息系统最新发展动态  19-20
  2.2 GIS 软件概述  20-21
  2.3 GIS 在公路管理中的应用研究  21-25
    2.3.1 公路地理信息系统概述  21-22
    2.3.2 公路资产信息的获取  22
    2.3.3 公路资产管理信息资源的分类  22-24
    2.3.4 公路资产管理信息的储存和管理  24-25
  2.4 GIS 在公路交通噪声预测中的应用  25-27
    2.4.1 GIS 在交通噪声监测中的应用  25-26
    2.4.2 GIS 在交通噪声预测与评价中的应用  26-27
    2.4.3 基于 GIS 的交通噪声预测技术方法简述  27
  2.5 本章小结  27-29
第三章 公路交通噪声预测技术研究  29-49
  3.1 公路交通噪声预测与评价理论基础  29-33
    3.1.1 公路交通噪声的来源及影响因素  29-31
    3.1.2 公路交通噪声传播理论基础简介  31-32
    3.1.3 公路交通噪声评价指标  32-33
  3.2 国内外常用公路交通预测模型  33-42
    3.2.1 英国 CoRTN 模式  33
    3.2.2 德国 RLS90 预测系统  33-34
    3.2.3 美国 FHWA 预测模型  34-37
    3.2.4 交通部噪声预测模型  37-42
  3.3 各模型类比分析  42-43
  3.4 J-F 模型——基于 FHWA 的修正模型  43-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 基于 GIS 的公路交通噪声预测系统设计与实现方法研究  49-67
  4.1 系统设计基本原则  49
  4.2 系统开发环境与技术基础  49-55
    4.2.1 系统开发方式  49-51
    4.2.2 组件式地理信息系统(ComGIS)  51-53
    4.2.3 系统开发工具  53-55
  4.3 系统总体设计  55-56
    4.3.1 系统设计目标  55
    4.3.2 系统模块划分与功能简述  55-56
  4.4 数据组织与数据库设计  56-59
    4.4.1 空间数据库的建立与管理  56-59
      4.4.1.1 空间数据模型  57-58
      4.4.1.2 空间数据库的建立方法  58-59
    4.4.2 属性数据库的建立与管理  59
  4.5 系统其它关键技术  59-66
    4.5.1 动态分段技术  59-63
    4.5.2 基于 ADO.NET 的数据访问技术  63-66
  4.6 本章小结  66-67
第五章 公路交通噪声预测系统功能实现与运行实例  67-77
  5.1 主界面设计与实现  67-68
  5.2 文件与数据管理功能的实现  68-69
  5.3 地图浏览功能的实现  69
  5.4 交通噪声预测功能模块的实现  69-73
    5.4.1 公路交通噪声值的计算  69-71
    5.4.2 等声级线图生成  71-73
  5.5 道路信息查询模块的实现  73-76
  5.6 规范查询模块实现  76
  5.7 本章小结  76-77
第六章 结论与展望  77-79
  6.1 主要结论  77-78
  6.2 进一步工作展望  78-79
参考文献  79-83
致谢  83

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 交通工程与公路运输技术管理 > 交通工程与交通管理 > 交通公害 > 噪声
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