基于土地利用和GIS的朔州市聲環境功能區劃分研究

賀肖芳等

摘要：應用ArcGIS分析朔州市的土地用地類型，結合噪聲監測評價方法，調整朔州市聲環境功能區區劃，探討了GIS技術在聲環境區劃工作中的優勢，并提出合理化建議，為朔州市噪聲管理防治提供決策依據，也為其他新興工業城市的噪聲管理防治工作提供借鑒參考。

關鍵詞： 土地利用；聲環境功能區；GIS；朔州市

中圖分類號：TP79；X321；X839 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）17-4173-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.17.016

隨著中國城市化建設步伐的加快，舊城區改造和新城區建設的推進使得城市噪聲污染日益嚴重，約2/3的居民生活在超標的聲環境中。城市環境噪聲不僅干擾居民正常的工作、學習和睡眠質量，還會對人的心理和生理產生不可忽視的影響，甚至危害人體健康。因此，城市噪聲污染的防治是必要而急迫的。而聲環境功能區劃分作為噪聲監測和管理的重要依據，對噪聲污染的防治有著重要的現實意義和經濟、環境效益。

傳統的噪聲區劃方法有經典數學法、灰色聚類法和模糊聚類法等，常為手工劃定。隨著GIS技術的日益普及完善，聲環境功能區劃研究跨上了新的臺階。GIS技術不僅可以及時、準確、高效地獲取、存貯、管理各種資源環境數據信息，還能提供完整的制圖和輸出功能，用可視化的圖表形式表達出來，對資源環境進行有效的監測、模擬、分析和評價[1-4]。因此，探索傳統噪聲區劃方法與GIS技術的融合，能使聲環境功能的區劃研究具有更強的科學性和技術含量，劃分過程高效準確，成果直觀豐富，并可為其他研究提供基礎性數據支撐。

1 研究區域概況

朔州市位于山西省西北部，是晉北中心城市之一，是以煤炭、電力為支柱產業，堅持工業化與城鎮化相結合的典型工業城市。隨著城市化進程的加快，建成區和道路網的不斷擴張，噪聲污染覆蓋面不斷擴大，朔城區道路總長由14.22 km增加到102.63 km，交通噪聲污染加重；人口年平均增長率為1.68%。當年劃分的一類區現已成為商業與居住混合區，演變為二類區；城區東北鐵東區，原規劃為工業園區，現狀建設為工業、物流園區，夾雜有居民區，現狀用地類型與規劃有一定出入。

相對城市發展速度，朔州市聲環境功能區區劃的滯后使得城市執法管理和環評審批兩方對其噪聲現狀及發展的要求不一，噪聲擾民等糾紛事件頻發。因此，重新開展朔州市聲功能區調整工作十分必要。

2 基于ArcGIS的聲功能區劃分

2.1 基礎資料及劃分依據

2.1.1 基礎數據 《朔州市總體規劃》分區規劃、朔州市城市用地統計資料（城市用地現狀圖）和1∶10 000地形圖；《十二五環境保護規劃》、朔州市區域環境噪聲和交通噪聲的例行監測資料和歷史監測資料、生態功能區劃報告與生態經濟區劃報告、區內工業分布情況、現行的聲環境功能區劃方案和項目建設噪聲監測；2006～2011年統計公報（含人口增長情況）和經濟發展情況；朔州市土地利用現狀情況（總量、類型、分布及利用現狀）和建成區土地利用現狀圖；朔州市城市道路網結構、城市道路等級規劃和交通現狀、路網分布、道路規模等情況；朔州市最新的行政區劃圖、地形圖、地貌圖、水系圖。

2.1.2 劃分依據 環境功能區劃是依據社會經濟發展需要和不同地區在環境結構、環境狀態和使用功能上的差異對區域進行的合理劃分，其目的是基于區域空間的資源環境承載能力，通過辨析面臨的環境問題和環境保護壓力，分區制定環境保護目標和明確環境保護相關政策措施[4]，研究各環境單元的承載力及環境質量的現狀和發展變化趨勢，揭露人類自身活動與人類生活之間的關系[5，6]。

根據《城市區域環境噪聲標準》（GB3096-2008）、《城市區域環境噪聲適用區劃分技術規范》（GB15190-94），聲環境功能區分為以下5類[7]：

噪聲區劃的用地指標可反映區域主導功能，由城市用地分類（《城市用地分類與規劃建設用地標準》，GBJ137-90）歸納成3類用地。其中：A類用地含各類居住、行政辦公、醫療衛生及教育科研設計用地；B類用地含各類工業和倉儲用地；C類用地含對外交通、道路廣場和交通設施用地。

根據經典數學法，技術規范提出功能區劃分的 2類條件，城市規劃及現狀劃分已明確的規劃區按規定確定；未能劃定的則根據土地利用類型占有率劃分，如在混合用地區域，當A類用地占地率在35%～60%之間，劃為2類區。

2.2 底圖制作與矢量化

GIS的技術特點是使研究對象既具有地理空間特性又具有相關數據屬性，通過朔州市底圖矢量化并建立相關屬性，可實現其環境數據信息與地理空間定位的相互聯系。為保證工作精確性，本研究底圖為取自測繪部門帶地理坐標的基礎底圖。以底圖為模板層，經過定位投影等預處理，在統一坐標系統下將不同地理信息分別賦予不同的圖層，矢量化朔州市基本空間地理信息數據（包括地貌水系、建筑物類型及分布、路網建設、建成區邊界等），通過土地利用圖層建立——矢量拓撲——噪聲單元圖層疊加——空間運算——屬性數據分析等步驟，進行分類數據矢量和地圖數字化。這些屬性數據的建立也將為后續環境評價等工作提供基礎數據支撐，數據建立見圖1。

2.3 基本單元及功能區劃分

以矢量化朔州市近期建設土地利用規劃、道路、河流等圖層為基本圖層，充分利用街、區行政邊界、規劃小區邊界、道路、河流、溝壑、綠地等自然地形作為區域邊界，自上而下依次進行切分成87個基本單元并將其編號。

參照《朔州市城市近期建設規劃》現狀用地情況，并根據《城市用地分類與規劃建設用地標準》（GBJ137）統計各基本單元內A（居住、行政辦公、醫療衛生、教育科研設計用地）、B（工業、倉儲用地）、C（對外交通、道路廣場、交通設施用地）三大用地類型占有率，生成各基本單元的土地利用類型百分比表（表2）。依據《城市區域環境噪聲適用區劃技術規范》，以城市用地類型和聲環境質量本底值為區劃單元的相似性指標，宜粗不宜細，對各區劃單元進行組合，最終得出初步朔州市聲環境功能區區劃結果（圖3）。

2.4 區劃結果驗證及調整優化

在2個相鄰的噪聲適用區，特別是1類與2類噪聲適用區，其區劃指標有漸變的特點，并不存在明顯界線，即不同的適用區內可以存在其他的功能區。如果用單一的噪聲區劃指標單獨對單元個體進行判斷，結果易偏向主觀性。因此，為解決這類噪聲區劃存在外延不明確的問題，借助模糊數學分類，有利于較客觀地分析問題[8]。本研究采用晝夜聲級、朔州市人口密度、A類及B+C類指標對其進行模糊聚類，并遵循區域面積不小于1 km2、宜粗不宜細、宜大不宜小、盡量成片的劃定原則，將目標單元與周邊區域連成片，劃定為同一類型。經調整得1類區1個，2類區2個，生成朔州市聲環境功能區劃分初圖。

此前，按照《聲環境質量標準》（GB3096-2008）附錄B中聲環境功能區普查監測方法，朔州市環境監測站對朔州市建成區進行監測布點，以360 m×360 m網格劃分與布點，將朔城區建成區劃分為252個網格，各網格布一個監測點位。通過現狀調查并結合衛片分析，確定有效網格207個，無效點位45個（網格中凡大型公園綠地、農田、礦區、山區及建成區面積不足50%的網格為無效網格）。將實測的建成區207個有效網格噪聲晝夜監測點位數據導入數據庫，得到晝間平均值■d和夜間平均值■n，代表該城市晝間和夜間的環境噪聲總體水平。通過校核，其中位于朔神大道北側的電廠本應屬于3類區，但其面積大于0.5 km2，輔以實地調研數據對劃分結果進行調整，將其調整為2類區。

通過數字化圖層和數據庫建立，借助GIS圖元屬性獲取等相關功能可生成相關參數和可視化圖件。選擇疊加相關圖層，輔以修飾、版式、比例尺、標注等相關元素，最終制作出《朔州市聲環境功能區劃圖》系列專題圖（圖5）。

3 結論

本研究以朔州市總體規劃為指導，融合GIS技術，對研究區土地利用及噪聲環境現狀進行了分析，依據城市區域環境噪聲適用區劃分技術規范，對如何劃分噪聲單元及確定噪聲單元類型進行了研究，并輔以噪聲監測點的實測數據，重新調整了朔州市聲環境質量功能區?；谕恋乩妙愋?，采用GIS作為技術支持，結合傳統噪聲監測評價方法，從地圖和數據兩個角度對噪聲適用區進行劃分，數據源準確可靠，避免了統計數據缺失及人為因素所造成的誤差，使噪聲區劃結果具有科學性和客觀性；從技術角度，3S技術的成果可視化、強大的數據管理能力使得研究成果直觀可見，既可宏觀上把握聲環境的區域分布特點，又可定點量化其因子的特征數據；從研究結果角度，城市噪聲污染的防治是一項綜合的系統工程，需從城市規劃、交通管理和城市建設以及噪聲控制技術等多方面尋找對策。本研究區劃結果準確地反映朔州市土地利用現狀和環境噪聲污染分布狀況的關系，與朔州市城市總體規劃相協調、環境目標可達，同時具有較強的環境管理可操作性，對其他工業化與城鎮化相結合發展的新興工業城市的噪聲污染管理防治工作有著較強參考借鑒作用。

若遙感影像與噪聲監測數據實現同步更新，劃分結果將更具時效性和科學性；對于所用GIS軟件，線狀地物在矢量化過程中存在一定程度的誤差，且劃分過程中因手法不同也可能出現不同偏差，經過誤差校正會提升空間數據精度；對1、2類混合型噪聲單元的劃分，本研究使用模糊數學分類法進行評價，但運用其他技術方法是否可獲得更好效果需進一步探索。

參考文獻：

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