本发明涉及交通噪声预测以及空间三维几何的技术领域，更具体地，涉及一种城市区域道路噪声分布预测方法，该方法是以城市中建筑物分布以及城市道路交通参数作为计算参数。
背景技术：
随着社会的高速发展，道路项目建设开展的非常密集广泛，道路项目实施之前，都需要进行项目环境影响评估，对项目会对周围环境产生的影响进行预测，以预测评估的结果作为参照，对项目的规划进行更改，采取合适的环境保护措施，以尽可能地降低项目对环境产生的不良影响。道路建成后，将产生巨大的交通噪声，影响居民生活，因此在项目建设阶段需要对道路产生的噪声分布情况进行预测，并提出合理的解决方案。因此，进行城市区域噪声分布情况的预测是非常必要与关键的。
目前关于城市区域的噪声预测主要通过预测模型进行计算，根据道路交通的产生特点、噪声传播规律以及障碍物分布对传播的影响等建立起模型，将所需的数据(比如交通流数据)输入到模型中进行预测计算，模拟求解出区域内交通噪声情况。在计算噪声在城市区域传播时的衰减量时，有以波动声学理论为基础，考虑声传播过程包括反射、衍射等具体细节的计算方法；同时也有以iso标准为基础，以声音传播路径上建筑物群的分布特性作为计算依据的计算方法。前者计算量庞大，在城市区域建筑物分布不规律且数目多的情况下，可行性较低。后者通过计算声传播路径上的建筑物密度与邻近道路的建筑物沿道路方向上的密度，得到二维情况下声音于建筑物群的衰减量。中国引入了该标准作为国家标准，现有的一些基于该标准的算法解决了部分情况下的三维室外声在建筑物群的衰减计算，但是对于建筑物布局复杂、建筑物几何形状不规则等情况时，现有算法存在很大误差，使得衰减量的计算结果与实际测量结果有着非常大差距。
技术实现要素：
本发明提出一种城市区域道路噪声分布预测方法，主要解决了现有技术关于声音在城市密集的建筑物中传播时衰减量计算方面不能同时兼顾精度与效率的问题。本发明提出的方法从交通噪声的产生、传播衰减两个过程得到城市区域某处的噪声值。
为了实现上述目的，本发明采用的技术具体为：
本城市区域道路噪声分布预测方法所涉及的内容包括道路、声屏障、建筑物、噪声接收点；其中道路作为声源，发出噪声；声屏障遮挡噪声；建筑物遮挡噪声；噪声接收点接收噪声，分为地面接收点与建筑物表面接收点。
一种城市区域道路噪声分布预测方法，包括：
s1、对城市区域地图进行网格划分，将城市区域划分为一系列矩形瓦片；
s2、对每个瓦片单独进行计算，计算水平面接收点以及建筑物表面接收点噪声值；其具体过程为：
(1)在每个瓦片单元内均匀布置的若干噪声接收点；
(2)对各瓦片中的道路进行分段，得到一系列道路段；
(3)以交通量信息为参数计算得到某一道路段的噪声源强，所述交通量信息包括交通流量和路段平均车速；
(4)遍历瓦片中的噪声接收点；
(5)遍历瓦片中所有道路段；
(6)计算噪声接收点在无任何遮挡时某个道路段对该噪声接收点处的噪声值l0，l0为只考虑声音随距离衰减的噪声值，即无遮挡时的噪声值，
(7)针对该噪声接收点，查询瓦片单元中是否存在声屏障对其有遮挡作用，存在声屏障则计算声屏障衰减量δlbarrier；
(8)计算建筑物群对噪声的遮挡效果，即计算建筑物群衰减量abuilding；
(9)用无遮挡时噪声值l0减去衰减值δlbarrier与abuilding，得到该道路段对该接收点的噪声值l0-δlbarrier-abuilding；
(10)重复(5)-(9)，计算瓦片中所有道路段对该噪声接收点的噪声值，将所有道路段对该接收点的噪声值进行叠加得到该噪声接收点噪声值。
(11)重复(4)-(10)，计算瓦片中所有噪声接收点的噪声值；
s3、遍历所有瓦片，得到各瓦片中的噪声接收点的噪声值，以得到预测得到城市区域的交通噪声分布情况。
进一步的，网格划分是在高斯横坐标、高斯纵坐标方向上分别取间隔t，将整个计算区域地图分为一系列矩形瓦片单元。
进一步的，步骤(2)中的道路分段方法为以噪声接收点与道路端点构建三角形，对以噪声接收点为三角形的顶角进行n等分，每条n等分线与道路相交，将道路分为n+1段。
进一步的，所述建筑物群衰减量分为建筑物群衰减量第一项与建筑物群衰减量第二项；
建筑物群衰减量第一项abuilding1是由声传播路径上的建筑物群分布特征决定，计算参数包括声传播路径上建筑物群的体积占比c与声传播路径长度lb，具体计算公式为abuilding1＝0.1clb；其中，建筑物群体积占比c指的是以声源与噪声接收点构建四面体，在四面体内的建筑物体积之和占该四面体的体积比例；
建筑物群衰减量第二项abuilding2是由临近道路的建筑物分布特征决定，计算参数为声源邻近建筑物在声源所在立面上的面积占比p，具体的计算公式为abuilding2＝-10lg(1-p)；其中，所述声源邻近建筑物指的是沿着声传播方向，距离声源d以内的建筑物；所述面积占比p为声源邻近建筑物在与二维声传播方向垂直的竖直平面上的投影面积占该竖直平面的比例，
本发明为一种高效精确的城市区域噪声分布预测方法，相比于现有技术，本发明在不失精确度的前提下提高了交通噪声预测的精度。在计算交通噪声衰减时，考虑城市中的声屏障遮挡作用与建筑物遮挡作用，其中建筑物遮挡作用以建筑物群的分布特征为依据，从三维的空间分析层面进行计算，使得预测效果与实际较为相符。
附图说明
图1为本发明的预测流程图；
图2为本发明所述道路分段示意图；
图3为本发明所述建筑物群衰减第一项计算示意图。
图4为本发明所述建筑物群第二项计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体的实施办法进行详细的介绍。需要说明的是，本发明适用但不限于下述具体实施实例。
为了对本发明进行更清晰地说明，结合附图对具体的实施方式进行说明。需要理解的是，下述实例仅用于解释本发明，而本发明不限于所述实例。
如图1所示，本发明提出了一种城市区域道路噪声分布预测方法。首先对城市区域进行地图分块，得到一系列的瓦片单元，单独计算每个瓦片单元。计算瓦片单元实际上为计算瓦片单元中布置的接收点，分为水平面接收点与建筑物表面接收点。在计算每一个接收点时，均对道路进行分段计算，分段方法如图2所示，将接收点与道路的两个端点进行连接形成角∠aob，将∠aob按照扫描角θ进行等分，每条等分线与道路相交，对道路进行分段，最后得到一组道路段。在进行分段完毕后，按照交通噪声排放模型，计算出每一个道路段的噪声源强，计算噪声接收点处的噪声时，需要将分块中所有的道路分块均纳入计算。在进行某个道路段对某个噪声接收点处的噪声值时，计算声屏障与建筑物群带来的噪声遮挡作用，其中，建筑物群遮挡作用分为两项计算：建筑物群衰减第一项、建筑物群衰减第二项。建筑物群衰减第一项计算时以声传播路径上建筑物密度为计算依据，如图3所示，建筑物群第一项衰减公式为abuilding1＝0.1clb，其中c指的是声传播路径上建筑物密度，在图中为建筑物虚线部分体积占构建出的四面体abod的体积比例。建筑物群衰减第二项计算以邻近道路的建筑物沿道路的投影面积为计算依据，如图4所示，建筑物群第二项衰减公式为abuilding2＝-10lg(1-p)，其中p为建筑物投影面积占比，在图4中表现为两个建筑物的投影面积占立面aba'b'面积的比例。
对所有分块中的所有接收点计算完毕后，即可以预测得到城市区域的交通噪声分布图。