某军事训练营区环境的声景测绘与分析研究

丁仕林，康 青，李 震，陈善静，陈虹合，杨春阳

(陆军勤务学院，重庆 401311)

引 言

上个世纪60年代，Schafer[1]提出：“除了城市噪声之外，还有很好的声音，值得欣赏和记忆的自然和人文的声音。”通过对“环境中的音乐”的阐释，大众开始关注周围的声环境。秦佑国教授[2]认为声景学研究应该伴随自然环境和人文环境存在的声音遗产的保护、留存与记录。

声景图将大区域内的声音数据和评价数据用图形化的方式展示出来，不仅给设计者提供依据，分析结果还能为管理者提供改进建议。早期研究关注在噪声方面，de Kluijver H[3]研究了GIS在噪声地图中的应用，随着声景概念的普及，声环境不仅包含噪声，还注重自然人文环境声的记录和保护。李国棋[4]结合多个案例对声景研究和声景设计思路进行探索，刘江[5]对城市区域声景的时空维度变化进行分析研究，扈军[6]在GIS平台上对声景图制作进行系统研究。李佳玲[7]研究了声景观元素对大学校园不同区域的影响，为大学校园声景观营造提供了参考。实验心理学家赤瑞特拉[8]的关于人类获取信息途径的实验表明：人类获取信息量的83%来自视觉，11%来自听觉。长期以来建筑设计、景观设计等行业形成“唯视觉论”，忽略了听觉因素。越来越多的城市噪声问题出现也促使设计者和管理者对声景营造引起重视。声景概念的提出与演进，突出了声景在环境质量控制中的重要性。

军事训练营区环境的特点是相对封闭，内部生活节奏规律，训练氛围浓厚，不同于城市开放空间，与普通高校环境也有明显差异[9]。本文选取某部队军事训练营区作为研究对象，通过对声音数据的采集，绘制某营区声景图，分析营区内不同区域声景的规律和影响，为营区的声景评价提供数据参考，将对营区声景改善有着重要指导意义。

1 某军事训练营区声环境调查

1.1 声源概述

在声景研究中对声源进行分类是理清声环境脉络的前提。通过实地调查，将营区内各种声源按照传统声景研究中的声源分类方法归类到生活声、人工声和自然声中(图1)。根据前期调查，发现在此营区中与人员活动相关的声源种类达一半以上，远多于自然声的种类。说明营区的声环境与所属人员的活动联系紧密。

图1 某部队营区声音分类Fig.1 Classification of sounds in a battalion area

其中，一些可以被明显感知的声音与部队日常生活相对应，具有明显的军营文化特征，相对于其他声音更具有代表性，包括：训练场上的训练声、食堂前侧集合开饭前的军歌声、部队行进的呼号声、军人日常报告讲评声、部队间的拉歌声、军事竞赛的欢呼声、营区广播声等。这些声音在其他军事训练营区中也广泛存在，具有普遍性，是部队营区声景的主要组成部分。这类可以被营区所属人员或者外来人员感知的声音，具有明显的辨识度和军营特征，类似于景观研究中的标志物，可以被看作是区域内的标志声(图2)。

图2 营区标志声产生场所Fig.2 The signature sound of the camp

1.2 测量方案

调查时间段选择正常工作日的操课期间，对某些特定的具有部队文化特色的声音进行了定点测量，包括教学楼顶的高功率司号系统、课间军旅歌曲声、队列口令呼号声等。

首先对军事训练营区中16个典型的声源进行测量(图3，下表)。结合频谱分析仪软件对所测声音进行频率判断，将频率低于1 000Hz的记录为低频声，将频率介于1 000～2 500Hz间的记录为中频声，将频率大于2 500Hz的记录为高频声。

图3 营区声源测点Fig.3 Sound source measuring point in camp

表 声源特性测试Tab. Sound source characteristics test

测量工具为杭州爱华AWA5661声级计，执行GB/T3785.1-2010和IEC61672-1：2013标准对1级声级计的要求，量程为25dB(A)～140dB(A)，满足测量要求，结合频谱分析仪软件，记录A声压级和声音频率。测量网格中心点时在F模式下记录5分钟的等效声压级(LAeq)。营区特色声源测量根据声音持续时间进行记录，并记录天气状况、距离、频率等信息。然后采用网格测量法对军事训练营区的声环境进行调查和测量。网格测量能准确的体现区域声景分布特征，在声景研究中被广泛运用。

测量方法为网格测量法，在以往的声景研究中运用较多。一般采用20m×20m——50m×50m的网格。研究对象营区约2000亩，采用50m×50m的网格加以划分，在每个网格中心进行A声级测量(图4)。根据使用功能将营区划分为生活区、教学区和训练区。生活区由4栋学员宿舍楼和生活服务中心组成；教学区由教学楼、图书馆、实验大厅和教研组团组成；训练区包括营区内主要道路、宿舍后侧训练场、运动场地等(图5)。

图4 网格测量点位置Fig.4 Location of grid measurement points

图5 网格测量点位置Fig.5 Location of grid measurement points

2 结果分析

2.1 声音的空间分布

在完成测点数据整理后，在GIS地图中建立测点数据库，将测量得到的LAeq值输入到测点数据的属性列表中。运用GIS中反距离权重法(IDW)，对临近区域的每个采样点LAeq值进行加权运算获得内插单元值，从而将离散点的数据生成连续表面。

反距离权重法的计算原理如公式(1)：假设平面上分布一系列的离散点，其坐标为Xi、Yi，离散点的数值为Zi(i=1，2，…，n)，根据周围离散点的值，通过距离加权求出Z点的值。

(1)

由此得到整个营区的声压级分布图(图6)。从整体看，道路、生活服务中心和向心式布局的建筑组团处的测量点声压级较高，临近山体水面区域的声压级水平低。原因分析如下：

图6 营区整体声环境强度分布Fig.6 Distribution of sound pressare levels in camp

营区外围交通噪声和营区内生活服务中心的声音是营区正常操课时间的主要声音来源，与周围安静的环境形成鲜明对比；山体水体本身包含较少的声源，主要为自然声，山体以及茂密的植被对声音有吸收遮挡作用，水体本身较安静，其他声音在传播通过水体时，易被水吸收反射。

营区内人员活动集中性高。一般在同一时间段，人员集中在一个区域进行专项活动，其声环境与军人活动密切相关。每个区域的声景由各种声要素叠加形成，在不同的的区域和时间段，声环境由特定的声音主导，因此需要对每个功能区进行单独分析，补充整体声环境内涵。

2.1.1 教学区

该营区为部队院校，教学功能在规划层面位于营区中心，其他功能区均围绕教学区布置，是营区内学员、教员等人员活动的主要场所，教学区的声源包括营区司号和广播声、上课教学声、空调外机声、鸟鸣等自然声(图7)。人员的活动依据听司号提示，分为上课号和下课号。

图7 教学声强度分布Fig.7 Sound pressure level distribution in teaching area

调查发现，教学主楼整体声音可达性优于南侧教研组团和西侧实验室，主要原因在于教学楼每层走廊内均有音响播放，而教研组团和实验室没有设置，只能依靠室外地面扬声器和教学楼顶大功率扬声器接受声音信息。教学楼顶大功率扬声器的设置使教学楼局部声压级明显增强，人员位于靠近扬声器的教室会因为突然的高分贝司号声产生不适和烦恼。

2.1.2 生活区

学员除了日常操课训练，其余8小时主要在宿舍和生活服务中心活动(图8)。涉及的声音类别最多，不仅有鸟鸣声和蝉鸣声，还有口令呼号声和军歌声，还有一些机械噪声、锅炉声等。生活区对声音的需求不仅是听清营区的标志声，有良好舒适的自然声，还要保证官兵休息时没有不良声音的干扰。

图8 生活声强度分布Fig.8 Sound pressure level distribution in lioing area

调查中发现影响官兵生活的干扰声源包括：交通噪声、锅炉声、空调外机声、蝉鸣声等。北侧宿舍临近营区外界的市政道路，路面标高在营区内场地之上，而且宿舍与道路间缺乏有效屏蔽措施，使交通噪声直接传播至北侧宿舍，影响官兵休息。临近生活服务中心两侧的宿舍处所测声压级达到56dB，远高于宿舍中庭声压级，分析原因为食堂厨房机械噪声干扰。生活服务中心平面为U字形，形成了声汇聚的场所，使营区广播在中庭产生过度混响，使人在中央空地活动时听不清广播信息，声压级也因此叠加，超出了人们正常接收信息时的声音承受能力。

2.1.3 训练区

训练区在营区内分布最广，包含多个训练场馆、场地和训练路线(图9)。主要的声音为运动声、队列声、口令呼号声、军歌声以及广播声。经调查，发现训练区局部声压级高出周围环境10dB以上，分析原因为：部分训练区域临近市政道路，易受外界噪声干扰，在门洞等半封闭空间中，声音形成汇聚，如教学楼门洞中有队列口令呼号声时，声压级达80.4dB。

图9 训练声强度分布Fig.9 Sound pressare level disitribition in liveing area

道路交通声为干扰声源，在营区边界若缺少有效屏蔽隔离措施，将会使营区内声压级升高，影响官兵训练。但队列口令呼号声为营区的标志声，通过对标志声的加强和保留，能更充分地展示军营文化，营造军营独有的声环境，如在开阔的广场上进行队列训练会操时，当周围建筑呈内凹式时，会产生对应的回声，为训练提供了一种严肃、深远的声环境，更加振奋人心。

2.2 营区司号频谱瀑布分析

自2019年8月1日起，全军施行新的司号制度[10]。原有的四类109种号谱精简优化为三类21种号谱，包括作息类、行动类和仪式类。司号声作为营区最具特色的声景，在营区的日常生活的规范中扮演着至关重要的角色。本文对16种常见的司号声进行频谱瀑布图分析(图10)，包括：1起床号、2出操号、3收操号、4开饭号、5上课号、6下课号、7午睡号、8午起号、9晚点名号、10休息号、11熄灯号、12出征号、13冲锋号、14集合号、15紧急集合号、16凯旋号。

图10 司号频谱瀑布图Fig.10 Waterfall chart of trampets

营区日常作息号的频谱分布范围较广，在2k～4kHz内均匀分布，而行动类号持续时间短，频率分布各有特色：冲锋号频率集中，在800Hz和1600Hz两个频率值集中，紧急集合号呈现出全频段分布，较为均匀。人耳对中音频段(160～2 500Hz)感受到的声音响度较大，且较平坦，因此行动类司号更易被辨识。

司号是军队进行通信联络、实施正规化管理、鼓舞军心斗志的传统手段，也是营区声景营造的重要环节。在保留传统军号的基础上，电子号音播放系列设备为营区司号传达提供了新方法。

3 问题讨论

通过对某军事训练营区声环境的测量，绘制出了营区的声场分布图，结合对营区声要素的分析，归纳出以下问题和解决思路：

3.1 外界噪声影响营区声环境

通过不同区域的声环境分析得出，营区道路两侧的交通声声压级数值较高，降低周围声环境的舒适性，影响官兵休息。现有的绿化带和隔离措施不能有效地解决临近道路区域的噪声问题。由于周围有机场存在，调查期间，当飞机经过营区上空时，营区整体声压级会上升至54.5dB，使得营区声环境变得更加恶劣。应在规划选址阶段考虑周围机场的航迹影响。

3.2 电子号音声分布不均匀

在课间，营区最主要的声源为电子号音播放系统，除了播放司号声，还有约半小时的广播和歌曲。实际测量结果表明：教学楼处周围声压级过大，远离教学楼的办公室区域声压级微弱，存在听不清的现象；生活服务中心的半围合空间内的混响和声场叠加，严重干扰了人们对信息的获取。营区应该尽量减少超大功率扬声器的设置，在各功能区均匀布置功率适当的音响设备，适当降低半围合空间音响设备的功率，同时要兼顾音响间距，防止在两个音响播放时形成信息差。

3.3 自然环境季节性噪声大

对室外自然声环境影响最大的是夏季的蝉鸣，3.5m处声压级峰值可达74dB。从环境心理学的角度，过大的自然声会形成恶劣的声环境，干扰人们的正常工作。蝉这类昆虫一般聚集在树枝上，为降低蝉鸣在工作学习期间对人们的干扰，临近树木的窗户应尤其注重隔音降噪。

4 结 论

本文以某军事训练营区为例，对该营区声环境进行了分析归纳，并对整体声音空间分布进行了测绘，分析了营区的声压分布，并选取标志声“司号”进行频谱瀑布分析，得到了以下结论。

4.1 营区的主要声景要素与军人活动密不可分，具有较强的特征性。营区声环境与周围相比，较为安静，但也易被锅炉、空调机组、大功率广播等设备产生的噪声干扰。

4.2 营区的司号声作为营区的标志声之一，在营区内广泛存在，频率分布在2k～4kHz，不同类型司号频率有明显差异，行动类司号频率分布在中音频段(160～2 500Hz)则更易被辨识。

4.3 营区声景问题主要表现为各类噪声的干扰和司号声分布不均匀，建议对产生噪声的区域进行针对性改造，增设隔声降噪措施，同时营区内应合理布置扬声器，尽量避免使用大功率扬声器。

为对营区声景有更全面的认识，下一步还应对各类营区特色声源进行频率特征分析，并对声景的主观评价进行研究，从而给营区规划者和管理者提供更为全面的声景建议措施。