【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于噪声预测，具体地而言为一种顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法。
技术介绍
1、随着现代社会的发展，城市噪音污染问题日益严重。各种噪音不仅是环境污染的主要因素，同时也对人类身心健康带来威胁，甚至导致死亡。因此，噪音问题是一个亟待解决的社会问题，建立结合地理场景的噪声场景模型有助于加强人们对噪音产生到传播的全过程的了解，为城市噪音污染治理提供科学依据。
2、噪声模型是研究噪声传播与分布规律的数学模型。目前，噪声模型的研究已经取得了一定的进展。传统的噪声模型主要基于声学原理和经验公式，通过计算声源到接收点的距离、声源强度等因素来预测噪声水平，一定程度上反映噪声的传播规律，基于数值模拟的噪声模型通过数值计算和仿真，可以更准确地模拟噪声的传播和分布，但二者均缺乏对地理环境的考虑。噪声的传播和分布受到多种地理环境因素的影响，如地形、建筑物、交通流量等。因此，将噪声模型与地理环境相结合进行研究具有重要科学意义。
3、现有噪声模型存在以下不足：(1)传统的噪声模型忽视了地理环境的复杂性。地理环境中的建筑物、道路、植被等都会对噪声的传播和反射产生影响。例如，建筑物可以起到屏障的作用，减少噪声的传播距离；道路的宽度和交通流量也会影响噪声的分布。因此，传统模型在考虑这些因素时存在一定的局限性。(2)传统的噪声模型没有考虑地理环境的时空变化。地理环境中的噪声水平会随着时间和空间的变化而变化。例如，白天和夜晚的交通流量不同，噪声水平也会有所不同；城市中心和郊区的噪声水平也存在差异。因此，现有的噪声模型预测结果与实
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，解决现有的噪声模型预测结果与实际不符的问题。
2、本专利技术是这样实现的，
3、一种顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，该方法包括：
4、步骤(1)对噪声场景构建所用到的声源数据、地理数据和接收体数据进行数据预处理；
5、步骤(2)根据步骤(1)构建噪声场景层次概念模型，所构建的噪声场景层次概念模型包含第一层次概念模型、第二层次概念模型以及第三层次概念模型，所述第一层次概念模型为噪声源点数据，第二层次概念模型为噪声连续场，第三层次概念模型为地理噪声场景；
6、步骤(3)构建噪声场景时空数据模型，对步骤(2)中构建的噪声场景层次概念模型中的三个层次建立时空映射关系，将各要素转换为时空数据，并存储到时空数据库中；
7、步骤(4)从时空数据库中筛选出所需数据，并根据时空特征可视化展示。
8、进一步地，步骤(1)具体包括：
9、对声源数据预处理，包括根据声源数据来源及其对应的噪声频率范围，使用自适应噪声滤波器，排除不相关信号，保留与声源信息相对应的噪声频率范围内的噪声数据；
10、建立声源数据与地理数据的联系，所述地理数据为城市基础地理数据，包括城市行政区划数据、地形数据、路网数据、建筑数据以及水系数据，其中道路、建筑和水系为地理实体；
11、将地理数据中的地理实体当作接收体，因空气为重要传播介质，需计算声波在空气和各地理实体中的声强衰减系数和声压衰减系数。
12、进一步地，第一层次概念模型为噪声源点要素，所采用的噪声源点数据的特征包括噪声源数据的id、要素类型、时间、声压、声强、经度和纬度，其中经度和纬度特征用于噪声源点数据的空间化；
13、第二层次概念模型的噪声连续场用栅格模型表达声音特征，根据噪声的声压以及声强构建两个连续场，用于表达噪声数据的传播及衰减特性，栅格模型包括栅格数据行列号以及特征值；
14、第三层次概念模型的地理噪声场景将噪声数据与地理数据结合，用于表达考虑地理环境的噪声数据的传播及衰减特性，特征包括：噪声的声压以及声强、介质类型、介质的声压衰减系数、介质的声强衰减系数。
15、进一步地，步骤(3)构建噪声场景时空数据模型，具体包括：
16、将第一层次概念模型转换为具有时空信息的矢量点数据，并以shapefile数据格式存储，根据预处理后的噪声源数据的时间特征和空间坐标，将各个时间切片的噪声源点数据表按坐标转换为矢量点数据，成为具有时空特征的空间点数据；
17、根据第一层次概念模型的噪声源点数据和地理场景特征插值得到地理噪声场景栅格连续场；
18、存储地理噪声场景时空数据。
19、进一步地，根据第一层次概念模型的空间点数据生成基于地理时空场景的噪声连续场，通过噪声源点数据插值得到栅格连续场，具体包括：
20、对噪声源点数据的声压和声强两个特征进行趋势分析并探索数据分布特征，去除趋势，判断声源数据特征是否满足插值条件；
21、根据各个特征的探索性数据分析结果，分别选择适用于各个特征的插值模型；
22、输入噪声源点数据和声波在介质中的衰减系数；
23、根据噪声的传播损耗和吸收损耗，对噪声源点数据的声压和声强两个特征进行空间插值，得到噪声连续场，其中，传播损耗为噪声在空气的损耗，吸收损耗为噪音传播时途经各地理要素的损耗，声压和声强两个特征进行空间插值的计算如下：不考虑介质类型的t时刻未知点到各个噪声源点的距离：
24、
25、式中，i代表噪声源点编号，t代表时刻，dit代表t时刻未知点到各个噪声源点的距离，xit代表t时刻编号i的噪声源点的经度，yit代表t时刻编号i的噪声源点的纬度，xt为t时刻需要被插值的点的经度，yt为为t时刻需要被插值的点的纬度；考虑各个介质类型的传播距离为：
26、
27、式中，j代表噪声传播的介质编号，其中j＝1时代表介质为空气，j≠1代表地理实体类型，dijt代表t时刻编号i的噪声源点在介质j中的传播距离；
28、t时刻未知点的噪声声压计算的权重：
29、
30、式中，ω′ij代表t时刻未知点的噪声声压计算的权重，αijt表示t时刻噪声源点i在介质j中的声压衰减系数；
31、计算t时刻未知点的噪声声压属性值：
32、
33、式中，p0t表示t时刻未知点的噪声声压属性值，p(xi，yi)t表示t时刻编号i的噪声源点的声压值，用xi表示编号为i的噪声源点的经度，yi为编号为i的噪声源点的纬度；
34、计算未知点的噪声声强计算的权重为：
35、
36、式中，ω″ijt代表未知点的噪声声强计算的权重，βijt表示t时刻噪声源点i在介质j中的声强衰减系数；
37、计算未知点的噪声声强属性值：
38、
39、式中，i0表示未知点的噪声声强属性值，i(xi，yi)表示编号i的噪声源点的声强值。
40、本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：
41、(1)本专利技术顾及城市复杂地理环境对噪声传播的影响，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，该方法包括：
2.按照权利要求1所述的顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，步骤(1)具体包括：
3.按照权利要求1所述的顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，第一层次概念模型为噪声源点要素，所采用的噪声源点数据的特征包括噪声源数据的ID、要素类型、时间、声压、声强、经度和纬度，其中经度和纬度特征用于噪声源点数据的空间化；
4.按照权利要求3所述的顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，步骤(3)构建噪声场景时空数据模型，具体包括：
5.按照权利要求4所述的顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，该方法包括：
2.按照权利要求1所述的顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，步骤(1)具体包括：
3.按照权利要求1所述的顾及地理场景特征的噪声数据模型构建方法，其特征在于，第一层次概念模型为噪声源点要素，所采用的噪声源点数据的特征包...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，张君，王涛，
申请(专利权)人：江苏省声学产业技术创新中心，
类型：发明
国别省市：
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