基于土地利用和GIS的朔州市声环境功能区划分研究

贺肖芳等

摘要：应用ArcGIS分析朔州市的土地用地类型，结合噪声监测评价方法，调整朔州市声环境功能区区划，探讨了GIS技术在声环境区划工作中的优势，并提出合理化建议，为朔州市噪声管理防治提供决策依据，也为其他新兴工业城市的噪声管理防治工作提供借鉴参考。

关键词： 土地利用；声环境功能区；GIS；朔州市

中图分类号：TP79；X321；X839 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）17-4173-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.17.016

随着中国城市化建设步伐的加快，旧城区改造和新城区建设的推进使得城市噪声污染日益严重，约2/3的居民生活在超标的声环境中。城市环境噪声不仅干扰居民正常的工作、学习和睡眠质量，还会对人的心理和生理产生不可忽视的影响，甚至危害人体健康。因此，城市噪声污染的防治是必要而急迫的。而声环境功能区划分作为噪声监测和管理的重要依据，对噪声污染的防治有着重要的现实意义和经济、环境效益。

传统的噪声区划方法有经典数学法、灰色聚类法和模糊聚类法等，常为手工划定。随着GIS技术的日益普及完善，声环境功能区划研究跨上了新的台阶。GIS技术不仅可以及时、准确、高效地获取、存贮、管理各种资源环境数据信息，还能提供完整的制图和输出功能，用可视化的图表形式表达出来，对资源环境进行有效的监测、模拟、分析和评价[1-4]。因此，探索传统噪声区划方法与GIS技术的融合，能使声环境功能的区划研究具有更强的科学性和技术含量，划分过程高效准确，成果直观丰富，并可为其他研究提供基础性数据支撑。

1 研究区域概况

朔州市位于山西省西北部，是晋北中心城市之一，是以煤炭、电力为支柱产业，坚持工业化与城镇化相结合的典型工业城市。随着城市化进程的加快，建成区和道路网的不断扩张，噪声污染覆盖面不断扩大，朔城区道路总长由14.22 km增加到102.63 km，交通噪声污染加重；人口年平均增长率为1.68%。当年划分的一类区现已成为商业与居住混合区，演变为二类区；城区东北铁东区，原规划为工业园区，现状建设为工业、物流园区，夹杂有居民区，现状用地类型与规划有一定出入。

相对城市发展速度，朔州市声环境功能区区划的滞后使得城市执法管理和环评审批两方对其噪声现状及发展的要求不一，噪声扰民等纠纷事件频发。因此，重新开展朔州市声功能区调整工作十分必要。

2 基于ArcGIS的声功能区划分

2.1 基础资料及划分依据

2.1.1 基础数据 《朔州市总体规划》分区规划、朔州市城市用地统计资料（城市用地现状图）和1∶10 000地形图；《十二五环境保护规划》、朔州市区域环境噪声和交通噪声的例行监测资料和历史监测资料、生态功能区划报告与生态经济区划报告、区内工业分布情况、现行的声环境功能区划方案和项目建设噪声监测；2006～2011年统计公报（含人口增长情况）和经济发展情况；朔州市土地利用现状情况（总量、类型、分布及利用现状）和建成区土地利用现状图；朔州市城市道路网结构、城市道路等级规划和交通现状、路网分布、道路规模等情况；朔州市最新的行政区划图、地形图、地貌图、水系图。

2.1.2 划分依据 环境功能区划是依据社会经济发展需要和不同地区在环境结构、环境状态和使用功能上的差异对区域进行的合理划分，其目的是基于区域空间的资源环境承载能力，通过辨析面临的环境问题和环境保护压力，分区制定环境保护目标和明确环境保护相关政策措施[4]，研究各环境单元的承载力及环境质量的现状和发展变化趋势，揭露人类自身活动与人类生活之间的关系[5，6]。

根据《城市区域环境噪声标准》（GB3096-2008）、《城市区域环境噪声适用区划分技术规范》（GB15190-94），声环境功能区分为以下5类[7]：

噪声区划的用地指标可反映区域主导功能，由城市用地分类（《城市用地分类与规划建设用地标准》，GBJ137-90）归纳成3类用地。其中：A类用地含各类居住、行政办公、医疗卫生及教育科研设计用地；B类用地含各类工业和仓储用地；C类用地含对外交通、道路广场和交通设施用地。

根据经典数学法，技术规范提出功能区划分的 2类条件，城市规划及现状划分已明确的规划区按规定确定；未能划定的则根据土地利用类型占有率划分，如在混合用地区域，当A类用地占地率在35%～60%之间，划为2类区。

2.2 底图制作与矢量化

GIS的技术特点是使研究对象既具有地理空间特性又具有相关数据属性，通过朔州市底图矢量化并建立相关属性，可实现其环境数据信息与地理空间定位的相互联系。为保证工作精确性，本研究底图为取自测绘部门带地理坐标的基础底图。以底图为模板层，经过定位投影等预处理，在统一坐标系统下将不同地理信息分别赋予不同的图层，矢量化朔州市基本空间地理信息数据（包括地貌水系、建筑物类型及分布、路网建设、建成区边界等），通过土地利用图层建立——矢量拓扑——噪声单元图层叠加——空间运算——属性数据分析等步骤，进行分类数据矢量和地图数字化。这些属性数据的建立也将为后续环境评价等工作提供基础数据支撑，数据建立见图1。

2.3 基本单元及功能区划分

以矢量化朔州市近期建设土地利用规划、道路、河流等图层为基本图层，充分利用街、区行政边界、规划小区边界、道路、河流、沟壑、绿地等自然地形作为区域边界，自上而下依次进行切分成87个基本单元并将其编号。

参照《朔州市城市近期建设规划》现状用地情况，并根据《城市用地分类与规划建设用地标准》（GBJ137）统计各基本单元内A（居住、行政办公、医疗卫生、教育科研设计用地）、B（工业、仓储用地）、C（对外交通、道路广场、交通设施用地）三大用地类型占有率，生成各基本单元的土地利用类型百分比表（表2）。依据《城市区域环境噪声适用区划技术规范》，以城市用地类型和声环境质量本底值为区划单元的相似性指标，宜粗不宜细，对各区划单元进行组合，最终得出初步朔州市声环境功能区区划结果（图3）。

2.4 区划结果验证及调整优化

在2个相邻的噪声适用区，特别是1类与2类噪声适用区，其区划指标有渐变的特点，并不存在明显界线，即不同的适用区内可以存在其他的功能区。如果用单一的噪声区划指标单独对单元个体进行判断，结果易偏向主观性。因此，为解决这类噪声区划存在外延不明确的问题，借助模糊数学分类，有利于较客观地分析问题[8]。本研究采用昼夜声级、朔州市人口密度、A类及B+C类指标对其进行模糊聚类，并遵循区域面积不小于1 km2、宜粗不宜细、宜大不宜小、尽量成片的划定原则，将目标单元与周边区域连成片，划定为同一类型。经调整得1类区1个，2类区2个，生成朔州市声环境功能区划分初图。

此前，按照《声环境质量标准》（GB3096-2008）附录B中声环境功能区普查监测方法，朔州市环境监测站对朔州市建成区进行监测布点，以360 m×360 m网格划分与布点，将朔城区建成区划分为252个网格，各网格布一个监测点位。通过现状调查并结合卫片分析，确定有效网格207个，无效点位45个（网格中凡大型公园绿地、农田、矿区、山区及建成区面积不足50%的网格为无效网格）。将实测的建成区207个有效网格噪声昼夜监测点位数据导入数据库，得到昼间平均值■d和夜间平均值■n，代表该城市昼间和夜间的环境噪声总体水平。通过校核，其中位于朔神大道北侧的电厂本应属于3类区，但其面积大于0.5 km2，辅以实地调研数据对划分结果进行调整，将其调整为2类区。

通过数字化图层和数据库建立，借助GIS图元属性获取等相关功能可生成相关参数和可视化图件。选择叠加相关图层，辅以修饰、版式、比例尺、标注等相关元素，最终制作出《朔州市声环境功能区划图》系列专题图（图5）。

3 结论

本研究以朔州市总体规划为指导，融合GIS技术，对研究区土地利用及噪声环境现状进行了分析，依据城市区域环境噪声适用区划分技术规范，对如何划分噪声单元及确定噪声单元类型进行了研究，并辅以噪声监测点的实测数据，重新调整了朔州市声环境质量功能区。基于土地利用类型，采用GIS作为技术支持，结合传统噪声监测评价方法，从地图和数据两个角度对噪声适用区进行划分，数据源准确可靠，避免了统计数据缺失及人为因素所造成的误差，使噪声区划结果具有科学性和客观性；从技术角度，3S技术的成果可视化、强大的数据管理能力使得研究成果直观可见，既可宏观上把握声环境的区域分布特点，又可定点量化其因子的特征数据；从研究结果角度，城市噪声污染的防治是一项综合的系统工程，需从城市规划、交通管理和城市建设以及噪声控制技术等多方面寻找对策。本研究区划结果准确地反映朔州市土地利用现状和环境噪声污染分布状况的关系，与朔州市城市总体规划相协调、环境目标可达，同时具有较强的环境管理可操作性，对其他工业化与城镇化相结合发展的新兴工业城市的噪声污染管理防治工作有着较强参考借鉴作用。

若遥感影像与噪声监测数据实现同步更新，划分结果将更具时效性和科学性；对于所用GIS软件，线状地物在矢量化过程中存在一定程度的误差，且划分过程中因手法不同也可能出现不同偏差，经过误差校正会提升空间数据精度；对1、2类混合型噪声单元的划分，本研究使用模糊数学分类法进行评价，但运用其他技术方法是否可获得更好效果需进一步探索。

参考文献：

[1] 腾晓波，陈春花.3S技术在土地利用动态监测中的应用[J].全球定位系统，2010（3）：38-41.

[2] 魏 丹，曾春阳，唐代生.3S技术在土地资源信息提取中的应用研究——以湖北省蕲春县为例[J].四川林勘设计，2010（3）：53-56.

[3] 胡春华，汪文鹏，李雄文，等.GIS在环境领域中的应用与发展方向[J].地理空间信息，2005，3（2）：17-19.

[4] 庄翠蓉.基于3S技术的厦门市生态功能区划[J].环境卫生工程，2009，17（1）：36-39.

[5] 曹凤琦，邵金栋，周锦明.南通市噪声功能区划编制技术研究[J].辽宁城乡环境科技，1998，16（5）：29-32.

[6] 王红瑞，王华东，陈 隽.城市环境功能区环境功能评估方法[J].城市环境与城市生态，1994，7（3）：22-25.

[7] 中国国家标准化管理委员会.GB/T15190-94城市区域环境噪声标准适用区划分技术规范[S].北京：中国标准出版社，1995.

[8] 单德贵.城市区域环境噪声标准适用区划分定量化的探讨[J].噪声与振动控制，1994（6）：33-36.