一种基于噪声分区模型的城市容积率优化方法
【专利摘要】本发明一种基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，在目标区域内记录城市空间形态数据，建立声源即时采集数据库，并将其与地理信息模块连接进行噪声区的四类划分，建构城市噪声分区模型，建立容积率优化模块，在分区模型中根据目标区域内的容积率指标进行目标区域的噪声模拟，模拟噪声与相关法律法规噪声要求比对，从而对容积率进行优化；本发明基于地理信息系统和城市坐标系统将声环境数据信息与计算机数据库结合，建立城市噪声分区模型，通过对目标区域的噪声预测，提出容积率优化措施，将噪声控制与空间形态设计相结合，优化城市声环境。同时本发明解决了以往容积率确定中对噪声影响的忽视，使其制定更为科学、合理，提供了一种从噪声优化角度出发的城市社区容积率确定方法。
【专利说明】
一种基于噪声分区模型的城市容积率优化方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及城市规划技术领域，具体涉及一种城市容积率优化方法。
【背景技术】
[0002]随着我国城镇化进程的不断加快和城市的飞速发展，环境问题越来越成为城市发展中的重要问题，阻碍着城市可持续的发展。噪声问题是城市快速发展、规模不断扩大背景下的产物，许多学者的研究都证明城市声环境的分布与城市的道路交通系统、街区用地开发、地块建筑形态肌理等城市规划学科的内容有着紧密的联系。虽然目前有许多理论研究，但却缺乏实践应用，更缺乏从容积率优化角度出发的对于噪声的调节和优化。
[0003]容积率是控制性详细规划中定量控制指标的核心，是衡量土地开发强度的重要因子，也是城市规划实践中具有研究价值的问题。目前我国现有的城市容积率制定依靠规划师以人脑进行，从而导致容积率的确定存在主观性和随机性，更不用说在制定过程中对噪声等相关环境因素的忽视。因此亟需提出一种充分考虑噪声影响后的容积率确定和优化方式，在城市中建立噪声分区模型，以满足城市不同功能的要求，更加科学合理的进行噪声控制，改善居民声环境质量，提高城市环境的舒适性和宜居性。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，提高容积率优化的科学性和可实施性。
[0005]技术方案:本发明提供了一种基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，包括以下步骤:
[0006](I)在目标区域内，通过实地踏勘结合遥感影像图建立城市地理信息模块，记录城市以街区为单位的城市空间形态数据；
[0007](2)通过噪声即时采集模块建立声源即时采集数据库，并将其与地理信息模块连接进行以街区为单位的噪声区的四类划分，建构城市噪声分区模型；
[0008](3)建立容积率优化模块，在分区模型中根据目标区域内的容积率指标进行目标区域的噪声模拟，模拟噪声与相关法律法规噪声要求比对，从而对容积率进行优化，减少噪声对日常生活的影响；
[0009](4)最终通过专业绘图设备自动输出为可直接参照和使用的工程图纸。
[0010]进一步，步骤(I)包括以下步骤:
[0011](1.1)根据实际测绘与google earth获得完整、准确的作业范围及周边范围现状用地，绘制以街区为单位的矢量图形及相关坐标数据；
[0012](1.2)根据步骤(1.1)得到的dwg文件，在AUTOCAD中将矢量数据进行分层处理，包括道路中心线、道路围合地块用地性质包络线、建筑平面轮廓线以及建筑层数的新图层，完成对矢量数据的再次处理。
[0013]进一步，步骤(2)包括以下步骤:
[0014](2.1)根据噪声的产生来源、途径以及影响，使用城市道路交通噪声作为噪声参数基础数据，根据多点定时的测量方法采集作业范围内道路上的车流数据；
[0015](2.2)根据采集到的车流数据计算车流量，以总车数和重车比率的方式表达车流量，总车数=重型车数+普通车数，重车比率=重型车数/总车数，大型车与中型车归类为重型车，小型车归类为普通车；
[0016](2.3)将道路属性及车流量输入噪声即时采集模块，并将该模块与地理信息模块进行连接，利用Cadna/A进行噪声模拟，导入所述城市空间形态数据和声源即时采集数据，以5mX5m为网格大小，以距离地面1.5m为接收高度，进行外部空间噪声环境的模拟、建筑表面噪声环境模拟和指定剖面空间噪声环境模拟；
[0017](2.4)使用声级计随机取点实测并与模拟结果进行比对，完成对预测数据的校核；
[0018](2.5)经校核后，将噪声分为四个级别:第一级别，空间声压级在70dB以上，是超过了4类声环境功能区限值的区域;第二级别是空间声压级在60dB与70dB之间的街区空间，处于3类、4类声环境功能区的声级范围；第三级别是空间声压级在50dB与60dB之间的街区空间，处在I类、2类声环境功能区的声级范围，属于较为宁静的区域;第四级别是空间声压级在50dB以下的街区空间，该类空间的声级水平达到了 O类声环境功能区的噪声限值，是噪声环境较好的街区空间，将分区好的噪声图进行导出，建立噪声分区模型。
[0019]进一步，步骤(3)包括以下步骤:
[0020](3.1)搜集我国国家和地方与噪声相关的法律、法规以及规范，建立噪声法规管理库，方便进行查阅；
[0021](3.2)将噪声分区模型与噪声法规管理库连接，输入目标区域的噪声数值、道路交通以及建筑参数，在噪声分区中和噪声法规管理库进行提取，输出二者比对结果，若不符合要求，则对容积率进行优化；
[0022](3.3)将优化后的容积率指标转译建筑层数以及平面布局形式，在Cadna/A中进行目标区域噪声再次模拟，直至符合相关要求，将优化后数据通过GIS和EXCEL工具进行储存，以便于进行访问，完成容积率的优化。
[0023]有益效果:1、实际可操作性:传统的噪声测量，必须需要足够多的噪声自动监测点位结合可靠的地理信息数据才能实现，这就要消耗大量的人力和物力投入;本发明方法基于实际可操作性原则，使用简便的即时取样测量方法和辅助设备进行数据收集后进行简易的数据处理、转化、运算，完成对噪声的收集，同时以路网作为区域的划分，这些数据来源于互联网地图，获取和运用方便，更新速度快，使得国内各个城市可以快速开展噪声分区研究，利于噪声分区模型在全国范围内的推广；
[0024]2、更新实时性:本发明方法的基础数据具有实时性，测量的简便性决定了噪声分区更新的便利，同时可以结合当下的噪声环境要求，并且分区速度快，分区更新周期短，所以分区结果适用于城市当前的噪声评估，在面对环境的突然变化时，可以迅速做出调整，完成对噪声分区模型的实时更新，在容积率优化方面，可以结合最新的规定要求做出调整；
[0025]3、规划科学性:目前我国容积率的确定大多依靠规划师的个人经验对容积率进行，缺乏定量的数据支持，在确定的过程中依托人脑的智力活动，在判断的合理性和准确性上存在局限，其规划的结果往往不能称为容积率分区的最优方案，更加缺乏对噪声等环境要素影响的考虑，本发明方法充分考虑噪声影响后进行容积率确定和优化，通过空间形态与噪声控制的结合，更加科学合理改善居民声环境质量，提高城市环境的舒适性和宜居性。
【附图说明】
[0026]图1为本发明方法流程图；
[0027]图2为实施例城市矢量三维地图模块；
[0028]图3为实施例城市噪声分区模型；其中，(a)为南京新街口中心区声压级街区空间分布，(b)为南京新街口中心区声压级街区空间分布，(c)为50dB_60dB声压级街区空间分布，(d)为60dB-70dB声压级街区空间分布。
【具体实施方式】
[0029]下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0030]实施例:一种基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，如图1所示，以南京新街口中心区为例进行具体分析:
[0031]I)在目标区域内，通过对新街口中心区的实地踏勘，结合遥感影像图，使用绘图软件(AUTOCAD)建立城市地理信息模块记录城市以街区为单位的空间形态数据:
[0032]1.1)本案例中南京新街口中心区的城市街道、街区、建筑物的空间数据主要通过测绘部门制作的dwg格式地形电子文件以及对googl e earth等卫星航片图的人工矢量化完成得到，更新的街区内建筑及周边环境、建筑层数、高度等数据经过实地调研补充获取，获得完整、准确的新街口中心区现状用地矢量图形及相关坐标数据。
[0033]1.2)为了方便不同软件之间的转换，应对步骤1.1)中绘制完成的矢量图形进行简化与格式的转换，完成对矢量数据信息的筛选，利用AUTOCAD软件将步骤1.1)中南京新街口中心区的矢量数据转为多段线格式。
[0034]1.3)根据步骤1.2)转为多段线格式的dwg文件，在AUTOCAD中将矢量数据进行分层处理，包括道路中心线、道路围合地块用地性质包络线、建筑平面轮廓线以及建筑层数的新图层，完成对矢量数据的再次处理。
[0035]1.4)将步骤1.3)中简化与处理后的南京新街口中心区矢量数据dwg文件以dwg、dxf、shp等格式进行存储，便于导入到下一阶段的模拟中，本实施例统一将矢量文件转化为dxf格式。
[0036]2)通过在新街口中心区建立噪声即时采集模块来完成声源即时采集数据库建立，并将其与地理信息模块连接，完成新街口中心区以街区为单位的噪声区的四类划分，建构城市噪声分区模型:
[0037]2.1)根据噪声的产生来源、途径以及影响，使用城市道路交通噪声作为南京新街口中心区噪声参数基础数据，根据多点定时的测量方法获得作业范围内噪声即时采集的数据。
[0038]2.2)根据步骤2.1)中的采集数据，以车流量作为基础数据，大型车与中型车为重型车，小型车为普通车，以总车数和重车比率的方式来表达道路的车流量(重车比率=重型车数量/总车数)。
[0039]2.3)将作业范围内的道路的自身属性(道路宽度、道路平均车速、道路车速限值、道路表面类型等)以及步骤2.2)中的车流量数在EXCEL表格中进行整理，建立南京新街口中心区噪声即时采集数据库。
[0040]2.4)将噪声即时采集模块与地理信息模块进行连接，进行噪声模拟:
[0041 ] 2.4.1)采用Cadna/A软件作为噪声预测模型软件，将步骤1.4)中南京新街口中心区dwg文件导入Cadna/A中，以建筑高度=建筑层数*层高，完成输入“建筑物”三维体量在软件中的构建。
[0042]2.4.2)根据步骤2.3)中的噪声数据库进行噪声即时采集数据参数设置，将数据库中整理好的的道路宽度、小时车流量、道路车速限值、道路表面类型等等的空间属性及车流量数据在Cadna/A软件中道路图元的属性设置界面中进行录入。
[0043]2.4.3)选择以5m*5m的网格大小，以人耳高度所在平面1.5m作为接收高度，作为模拟计算网格大小和接收高度的设置，在建筑设置中使用建筑高度的同时不计算声源与建筑内部区域。
[0044]2.5)输出与模拟数据信息以及相应的城市噪声图像和数据，完成对不同等级噪声的处理，完成噪声分区模型的构建。
[0045]2.5.1)数据校核，将模拟出的数据与使用cel-430积分式声级计在规定时段实地测量并读取等效声压级数据进行对比校核，若数据相差较大，则对参数输入单元中的参数进行调整。本实施例中的模拟结果与积分式声级计的实测结果基本吻合，参数设置基本精准，如图2所示。
[0046]2.5.2)经校核后，将南京新街口中心区的噪声分为四个级别:第一级别，空间声压级在70dB以上，是超过了 4类声环境功能区限值的区域;第二级别是空间声压级在60dB与70dB之间的街区空间，处于3类、4类声环境功能区的声级范围；第三级别是空间声压级在50dB与60dB之间的街区空间，处在I类、2类声环境功能区的声级范围，属于较为宁静的区域;第四级别是空间声压级在50dB以下的街区空间，该类空间的声级水平达到了 O类声环境功能区的噪声限值，是噪声环境较好的街区空间。利用noisemapping功能将模拟预测分析结果根据等级分别导出，如图3所示。
[0047]2.5.3)使用测声点功能可在指定位置设置测点，读取南京新街口中心区模拟分析结果的数据，并可导出至统计分析软件进行储存与分析，完成新街口中心区噪声分区模型的构建。
[0048]3)建立容积率优化模块，在分区模型中根据目标区域内的容积率指标进行目标区域的噪声模拟，模拟噪声与相关法律法规噪声要求比对，从而对容积率进行优化:
[0049]3.1)搜集我国国家和地方与噪声相关的法律、法规以及规范，建立噪声法规管理库，方便进行查阅。
[0050]3.2)从新街口中心区噪声分区模型的存储数据库中读取出目标区域的噪声数值、道路交通以及建筑等相关数据，比对步骤3.1)中的有关规定，若不符合要求，则对容积率进行优化。
[0051 ] 3.3)将步骤3.2)中优化后的容积率指标转译为Cadna/A中参数，包括建筑层数以及平面布局，进行目标区域噪声的再次模拟，直至符合相关要求。将优化后数据进行储存，以便于进行访问，完成容积率的优化。
【主权项】
1.一种基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)在目标区域内，通过实地踏勘结合遥感影像图建立城市地理信息模块，记录城市以街区为单位的城市空间形态数据； (2)通过噪声即时采集模块建立声源即时采集数据库，并将其与地理信息模块连接进行以街区为单位的噪声区的四类划分，建构城市噪声分区模型； (3)建立容积率优化模块，在分区模型中根据目标区域内的容积率指标进行目标区域的噪声模拟，模拟噪声与相关法律法规噪声要求比对，从而对容积率进行优化； (4)最终通过专业绘图设备自动输出为可直接参照和使用的工程图纸。2.根据权利要求1所述的基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，其特征在于:步骤(1)包括以下步骤: (1.1)根据实际测绘与google earth获得完整、准确的作业范围及周边范围现状用地，绘制以街区为单位的矢量图形及相关坐标数据； (1.2)根据步骤(1.1)得到的dwg文件，在AUTOCAD中将矢量数据进行分层处理，包括道路中心线、道路围合地块用地性质包络线、建筑平面轮廓线以及建筑层数的新图层。3.根据权利要求1所述的基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，其特征在于:步骤(2)包括以下步骤: (2.1)使用城市道路交通噪声作为噪声参数基础数据，根据多点定时的测量方法采集作业范围内道路上的车流数据； (2.2)根据采集到的车流数据计算车流量，以总车数和重车比率的方式表达车流量，总车数=重型车数+普通车数，重车比率=重型车数/总车数，大型车与中型车归类为重型车，小型车归类为普通车； (2.3)将道路属性及车流量输入噪声即时采集模块，并将该模块与地理信息模块进行连接，利用Cadna/A进行噪声模拟，导入所述城市空间形态数据和声源即时采集数据，以5mX5m为网格大小，以距离地面1.5m为接收高度，进行外部空间噪声环境的模拟、建筑表面噪声环境模拟和指定剖面空间噪声环境模拟； (2.4)使用声级计随机取点实测并与模拟结果进行比对，完成对预测数据的校核； (2.5)经校核后，将噪声分为四个级别:第一级别，空间声压级在70dB以上，是超过了4类声环境功能区限值的区域;第二级别是空间声压级在60dB与70dB之间的街区空间，处于3类、4类声环境功能区的声级范围；第三级别是空间声压级在50dB与60dB之间的街区空间，处在I类、2类声环境功能区的声级范围，属于较为宁静的区域;第四级别是空间声压级在50dB以下的街区空间，该类空间的声级水平达到了 O类声环境功能区的噪声限值，是噪声环境较好的街区空间，将分区好的噪声图进行导出，建立噪声分区模型。4.根据权利要求1所述的基于噪声分区模型的城市容积率优化方法，其特征在于:步骤(3)包括以下步骤: (3.1)搜集我国国家和地方与噪声相关的法律、法规以及规范，建立噪声法规管理库； (3.2)将噪声分区模型与噪声法规管理库连接，输入目标区域的噪声数值、道路交通以及建筑参数，在噪声分区中和噪声法规管理库进行提取，输出二者比对结果，若不符合要求，则对容积率进行优化； (3.3)将优化后的容积率指标转译建筑层数以及平面布局形式，在Cadna/A中进行目标区域噪声再次模拟，直至符合相关要求，将优化后数据通过GIS和EXCEL工具进行储存，以便于进行访问，完成容积率的优化。
【文档编号】G06F17/50GK105912764SQ201610211483
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】杨俊宴, 缪岑岑
【申请人】东南大学