一等奖

获奖项目

智慧城市噪声地图关键技术研发及应用

主要完成单位

深圳市生态环境智能管控中心

中山大学

深圳深态环境科技有限公司

深圳市思唯环境科技有限公司

主要完成人

毛庆国   梁常德   尹   民

蔡   铭   吴   斌   何晋勇

刘永红   张世喜   杨炜俊

吕   雄   王理民   张   号

黄为炜   胡小荣   黄小琴

项目简介

本项目属于“环境科学”和“计算机科学”等交叉学科技术领域，是创新环境噪声治理和管理手段,提升噪声治理和管理能力的应用型研究项目。

为解决我国缺少适用的本地化噪声地图计算模型、噪声地图更新速度慢、三维噪声地图可视化技术不完备、缺乏精细化的噪声暴露人群评估模型和应用等问题，本项目结合智慧城市大数据、城市信息模型（CIM）、噪声监测数据等，综合运用 GIS、大数据、移动互联、三维高效渲染等技术，研发了大尺度三维噪声地图的快速计算模型、城市尺度三维噪声地图动态更新技术、基于CIM的三维噪声地图可视化技术、基于噪声地图的噪声暴露人群评价技术等关键技术。基于以上研究，利用海量城市地理空间数据、交通流数据、噪声自动监测数据等多源数据，面向多种使用场景，开发了深圳市和广州市的噪声地图，并建设了基于CIM的噪声地图智能应用系统，实现了城市区域噪声地图综合展示与分析、噪声预测评估、智能决策分析、动态更新和一体化管理，以及交通噪声治理和建筑施工噪声管控等典型场景的智慧应用。

本项目的关键技术研发及应用有利于推动国内外噪声地图技术的发展和应用。在本项目的噪声地图关键技术研发中，解决了噪声地图计算速度慢、计算量庞大的问题，解决了城市尺度的噪声地图更新困难、更新周期长等的技术问题，同时，首次实现了噪声地图与智慧城市的城市信息模型（CIM）融合应用，为智慧城市背景下的噪声地图智慧应用奠定了基础。

本项目研发的智慧城市噪声地图关键技术以及开发的噪声地图智能应用系统，为分析评估环境噪声状况、预测环境噪声变化、辅助噪声污染防治规划、开展噪声治理和环境噪声管理等提供了创新的技术手段。本项目的噪声地图智能应用系统为管理部门提供了更科学、更高效的技术支撑，有利于管理部门掌握城市噪声的整体形势、评估重大决策对城市噪声的影响、长期跟踪城市噪声变化趋势、筛选高噪声区域及评估其人口暴露情况，能更有针对性地制定区域噪声污染治理方案和开展噪声监督管理。

本项目成果受到生态环境部多次专题调研并给予充分肯定，为其它中大型城市提供了先进经验借鉴和应用示范，推动了地方环境噪声管理相关政策制定，提升了环境噪声治理和管理的信息化水平。研究成果在生态环境系统和规划部门得到了较为广泛应用，尤其在辅助噪声污染防治规划、噪声治理和环境噪声管理等工作方面发挥了重要作用。

本项目研究成果的应用，对改善城市声环境质量起到了重要的技术支撑作用，自2020年噪声地图全面推广应用以来，基于噪声地图在深圳市声环境功能区划、噪声常规监测点位优化、城市规划布局优化、环境影响评价、噪声治理和环境噪声管理等实际工作中应用，与其它噪声监管手段形成合力，深圳市区域环境噪声等效声级平均值由2019年的57.2dB(A)降至2022年的55.4dB(A)，降低了1.8dB(A)；道路噪声达标率由2019年的57.1%升至2022年的61.8%，提高了10.1%。

技术创新点

1. 研发了国际领先的大尺度区域三维噪声地图快速计算及动态更新技术。基于空间剖分和集合绕射理论，结合噪声监测实验拟合模型参数，并通过计算加速优化策略、分布式分离计算策略等提升了6倍计算速度；采用智能化网格划分、噪声源自动筛选、计算要素快速索引、分离计算噪声源与衰减项等方法，融合多种噪声源数据，实现噪声地图快速动态更新。

2. 研发了国际先进的基于CIM的快速渲染三维噪声地图可视化技术。以城市信息模型（CIM）为数据底座，利用立体空间网格技术和噪声仿真模拟技术，基于glTF模型的建筑物轮廓拓展方法，研发建筑单体、街区、城市大区域等多尺度的三维噪声地图与CIM的匹配及融合可视化技术，利用八叉树算法和自定义着色器编码对三维地图数据模型进行加速装载和快速渲染，实现B/S架构下基于CIM的三维噪声地图的快速渲染及展示分析。

3. 研发了国际先进的基于噪声地图的噪声暴露人群评价技术。利用数字城市的海量地理空间数据、人口调查和手机信令等数据，基于城市路网和兴趣点的噪声限值区划分方法，智能划分城市声功能区，结合基于区域网格、建筑物等不同尺度的人口空间分布计算方法，构建适用于城市大区域的噪声暴露人群评价指标和模型，并对城市噪声人群暴露进行多尺度的时空分布评估，实现对不同噪声水平下人群暴露多尺度的时空分布评估。

4. 开发国际上首个融合CIM的噪声地图智能应用平台，创新了噪声地图的智慧应用。嵌入噪声扩散衰减模型，融合智慧城市的CIM三维实景，针对建筑施工噪声监管应用场景，融合视频监控、噪声自动监测和人形异动识别等多源实时数据，研发建筑施工“场地-场界-敏感点”的“数-声-像”联动分析模型，构建施工噪声“三维地图可视化-超时超标告警-远程喊停执法”的非现场智能监管模式；针对道路交通噪声治理应用场景，研发“噪声源控制-传播途径削减-敏感建筑物防护”全链条降噪措施的可视化建模、在线计算、智能评估技术，构建交通噪声治理智能决策支持体系。

技术应用情况

（1）噪声地图综合展示与分析应用

开发了国际上首个基于CIM的噪声地图应用系统，实现城市区域噪声地图综合展示与分析、噪声预测评估、智能决策分析、动态更新和一体化管理。该系统全面纳入了深圳市道路交通、轨道交通、铁路（含高铁）和建筑工地共四类城市噪声源；同时，汇聚全市道路交通噪声、声功能区噪声、城市区域噪声和建筑施工噪声等的常规监测、自动监测和移动监测数据，以及声功能区划、噪声信访投诉等管理数据，率先实现对城市环境噪声的统一管理。

基于CIM的三维噪声地图展示与分析

基于CIM的交通噪声源展示与分析

（2）交通噪声治理决策智慧应用

基于噪声地图和CIM三维实景地图，构建路面改造、交通管控（限速、限行、限流）、建设声屏障、安装隔声门窗等各类降噪措施的场景，在噪声地图应用系统中对各类应用场景及降噪措施方案进行可视化在线建模、在线计算，并自动评估不同措施方案下的噪声影响、降噪效果和工程造价等，为交通噪声治理提供决策支持。

声屏障在线可视化建模

隔声窗造价智能评估

（3）建筑施工噪声管控智慧应用

融合施工场地视频监控及人形异动识别、施工场界和敏感点噪声在线监测等多源实时数据，结合噪声地图技术，构建了基于三维噪声地图的建筑施工“场地-场界-敏感点”的“数-声-像”联动评估模型，对建筑工地噪声超标、施工超时行为进行实时监控、精准识别、动态评估，并将评估结果自动生成告警信息向监管执法人员推送，由监管执法人员对工地施工行为及时进行“远程喊停”非现场执法。

建筑施工噪声视频监控数据

建筑施工噪声动态可视化分析

广东省环境保护科学技术奖

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