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摘要：该文利用GIS技术对城市噪声分布信息进行探索、处理、存储以及城市噪声信息全自动分布图的实现。研究表明基于GIS的城市噪声全自动分布图的实现，以直观的方式表示城市噪声的空间分布，能够及时、准确地反映城市噪声现状，有利于相关部门对噪声进行宏观控制，制定合理的环境保护政策和措施。
关键词：GP服务；GIS；噪声分布
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0189-02
1 概述
随着现代工业生产、交通运输和城市建设的迅速发展以及城市化进程的不断加快，城市环境噪声作为日益突出的环境污染的问题，日趋严重地影响着人们的正常生活。因此如何有效地预防噪声污染、减少噪声的产生，得到了人们广泛的关注。城市噪声监测已成为整个环境噪声的必要组成部分。城市噪声监测的主要目的是确定各区域的环境噪声水平，研究各区域噪声的变化趋势，以求能够及时、准确地反映当前噪声状况，有利于相关部门对噪声污染进行宏观控制，制定合理的环境保护政策和措施。因此，城市环境噪声的监测不可缺少。
然而，噪声污染不是仅靠监测点得到的简单数据就可以直观地展现出来的。它具有复杂的空间分布特征，结合地理信息系统（即GIS），利用插值，将噪声数据展现到地图上，形成等值面模型，按照国家标准的环境质量级别分类，就可以达到直观的效果。研究表明，基于GIS的噪声分布图的实现是环境噪声评价的有力依据，具有较好的实用价值和应用前景。
李红星、张斌、杨志国、靖常峰等人分别提出了基于GIS的区域环境噪声的评价方法、GIS在噪声分布图领域的应用及基于GP服务的降雨分布图全自动制图方法等。本文在结合前人研究的基础上，实现了基于GIS（地理信息系统）平台的城市噪声全自动分布图，以直观的方式表达城市噪声的地理分布，清楚明了的显示城市各区域的噪声情况，方便了区域环境噪声的评价和研究，可使人们对环境噪声污染的评价更加准确和深入。
2 GIS及相关技术简介
Geographic Information System，地理信息系统，简称GIS，这是一门新兴的地理和计算机结合的技术，在国内80年代才从国外引入，目前正处于高速发展时期。而ESRI这个公司，是一个定位工作于地理信息系统的公司，为地理空间数据和属性数据提供各种显示和处理的方法，它的产品即ArcGIS。本文使用的是ArcGIS系列软件中ArcGIS Desktop桌面软件中的ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox应用程序以及ArcGIS Server服务器软件。
ArcMap是在ArcGIS Desktop中进行制图、编辑、分析和数据管理时所用的主要应用程序。ArcMap可用于所有2D制图工作和可视化操作。ArcMap可将地理信息表示为地图视图中的图层和其他元素的集合。ArcCatalog是组织和管理各类地理信息的应用程序。可在 ArcCatalog中进行组织和管理的信息类型包括：地理数据库；栅格文件；地图文档、globe文档、3D scene文档和图层文件；使用ArcGIS Server 发布的GIS服务等。 ArcToolbox用于对地理数据执行一些非常重要的小操作，例如提取和叠加数据、更改地图投影、向表中添加列、计算属性值、面叠加和最优路径等等。
ArcGIS Server是发布各种服务的GIS服务器。ArcGIS Server允许以跨企业和跨Web网络的形式共享GIS资源。GIS资源指的是要与其他人共享的地图、地球、地址定位器、地理数据库和各种工具。共享GIS服务器上的GIS资源的主要好处与通过任何一种服务器技术来共享数据是相同的：可对数据进行集中管理、支持多个用户以及可为客户端提供最新的信息。
本文利用地图文档.mxd资源在ArcGIS Server发布地图服务，然后构建的等值面模型资源发布了地理处理服务（即GP服务）；登录ArcGIS Server管理器，可以查看发布的服务的路径和各图层的要素信息。
3 噪声分布图的制图流程及实现
本文将噪声分布图的实现过程如下：下载地理底图数据，实现监测点的分布；根据噪声值计算标准，模拟噪声值数据；利用ArcCatalog中ArcToolbox工具箱构建了等值面模型，并用ArcGIS Server发布地理底图和该模型，然后用JavaScript调用GP服务和地图服务信息，经过调试得到噪声分布图，从而实现全自动制图。
3.1 噪声监测点的分布和噪声的测量
由中华人民共和国国家标准《城市区域噪声测量方法》中的附录A《城市区域环境噪声普查方法》（补充件）可以知道，监测点的分布方法一般为网格测量法；噪声的测量方法为：在规定的测量时间内，每次每个测点测量10min的连续等效A声级（LAeq）。
本文由以上分布方法基本确定了20个监测点，监测点分布如图1所示。由于目前测量条件有限，还无法真正的测量昼间和夜间的等效A声级，本文中监测点的噪声值数据是模拟的，环境质量级别是按照城市区域环境质量级别如表1所示：
3.2 建立等值面模型
本文实验中所使用的等值面模型的构建，是先将噪声值数据用插值法得到栅格数据集，然后将得到的相等的栅格数据集化为面，最后进行裁剪得到输出参数：面要素类。等值面模型的建立需要ArcToolbox的一些工具的帮助。构建等值面模型的具体步骤如下：
1）选用反距离权重插值法。该工具所使用的插值方法可通过对各个要处理的像元邻域中的样本数据点取平均值来估计像元值。点距离要估计的像元的中心越近，则其在平均过程中的影响或权重越大。使用反距离权重法将点要素类插值成栅格数据集，形成噪声晕眩图。
2）转为整型工具。使用转为整型工具通过截断将栅格的每个单元值转换为整型，输出为栅格数据集，形成噪声晕眩图。 3）栅格转面工具。使用栅格转面工具将栅格数据集转换为面要素集。
4）裁剪工具。使用裁剪工具时，要先确定裁剪范围和裁剪要素集。这里的裁剪范围是区县要素集，裁剪的要素集是上一步得到的面要素集。
通过以上四个步骤，构建的等值模型如图2所示：
3.3 发布和调用服务
发布服务常用的工具是ArcGIS Catalog或者ArcGIS Server。本文使用ArcGIS Catalog来发布地图服务和地理处理服务（即GP服务）。系统网页分布图用JavaScript调用服务信息，需要完成三个目标：可以查看区县图层的区域信息；全自动生成等值面图层；显示图例信息。显示区域信息需要用到已发布的地图服务的范围信息（如图3所示）、区县图层的制图信息（如图4所示）及字段信息（如图5所示）。等值面图层的实现需要使用JavaScript调用地理处理服务（即GP服务），获得输出参数的GRIDCODE字段（即表示噪声值区域的字段），并对其值按照环境质量级别划分并分别用规定的颜色表示。用不同颜色的块和对应的图例标签来表示环境质量级别，形成图例，显示在页面上。
3.4 城市噪声全自动分布图的实现
图6所示即为本文实现的噪声分布图。头部是当前时间显示；左下角为图例显示，标注了环境质量级别；右边为噪声分布图显示，即是采用第3节中的全自动制图技术完成；图中所弹出的信息窗口即为点击区域的相关信息。
图7所示即为监测点测量的噪声值更新后的噪声分布图。本文实现了城市噪声分布的全自动动态显示。
4 结论
本文阐述如何制图，调用GIS服务器的资源发布全自动噪声分布图。制图使用的是ArcGIS Desktop中的应用程序：ArcMap，数据管理时使用的是ArcGIS Desktop中的应用程序：ArcCatalog，而发布服务则使用的是ArcGIS Server。本文探索了等值面如何显示分级色彩，图例如何添加，区域要素信息如何显示等等问题，最终实现了GIS平台的城市噪声全自动分布图。
基于GIS的城市噪声全自动分布图的实现方法，不仅适用于噪声方面，而且可以应用到水文管理、经济发展评估等各个方面，具有良好的应用前景。本文中对城市噪声全自动分布图研究还有很大的发展空间，例如关于噪声预测模型的实现需要后续的研究和探索等。
参考文献：
[1] 刘立辉.基于嵌入式系统平台的城市噪声分布地图[D].山东科技大学，2010.
[2] 王志新.基于GIS的城市区域噪声信息管理系统研究[J].海峡科学，2011（6）：110-112.
关键词：GP服务；GIS；噪声分布
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0189-02
1 概述
随着现代工业生产、交通运输和城市建设的迅速发展以及城市化进程的不断加快，城市环境噪声作为日益突出的环境污染的问题，日趋严重地影响着人们的正常生活。因此如何有效地预防噪声污染、减少噪声的产生，得到了人们广泛的关注。城市噪声监测已成为整个环境噪声的必要组成部分。城市噪声监测的主要目的是确定各区域的环境噪声水平，研究各区域噪声的变化趋势，以求能够及时、准确地反映当前噪声状况，有利于相关部门对噪声污染进行宏观控制，制定合理的环境保护政策和措施。因此，城市环境噪声的监测不可缺少。
然而，噪声污染不是仅靠监测点得到的简单数据就可以直观地展现出来的。它具有复杂的空间分布特征，结合地理信息系统（即GIS），利用插值，将噪声数据展现到地图上，形成等值面模型，按照国家标准的环境质量级别分类，就可以达到直观的效果。研究表明，基于GIS的噪声分布图的实现是环境噪声评价的有力依据，具有较好的实用价值和应用前景。
李红星、张斌、杨志国、靖常峰等人分别提出了基于GIS的区域环境噪声的评价方法、GIS在噪声分布图领域的应用及基于GP服务的降雨分布图全自动制图方法等。本文在结合前人研究的基础上，实现了基于GIS（地理信息系统）平台的城市噪声全自动分布图，以直观的方式表达城市噪声的地理分布，清楚明了的显示城市各区域的噪声情况，方便了区域环境噪声的评价和研究，可使人们对环境噪声污染的评价更加准确和深入。
2 GIS及相关技术简介
Geographic Information System，地理信息系统，简称GIS，这是一门新兴的地理和计算机结合的技术，在国内80年代才从国外引入，目前正处于高速发展时期。而ESRI这个公司，是一个定位工作于地理信息系统的公司，为地理空间数据和属性数据提供各种显示和处理的方法，它的产品即ArcGIS。本文使用的是ArcGIS系列软件中ArcGIS Desktop桌面软件中的ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox应用程序以及ArcGIS Server服务器软件。
ArcMap是在ArcGIS Desktop中进行制图、编辑、分析和数据管理时所用的主要应用程序。ArcMap可用于所有2D制图工作和可视化操作。ArcMap可将地理信息表示为地图视图中的图层和其他元素的集合。ArcCatalog是组织和管理各类地理信息的应用程序。可在 ArcCatalog中进行组织和管理的信息类型包括：地理数据库；栅格文件；地图文档、globe文档、3D scene文档和图层文件；使用ArcGIS Server 发布的GIS服务等。 ArcToolbox用于对地理数据执行一些非常重要的小操作，例如提取和叠加数据、更改地图投影、向表中添加列、计算属性值、面叠加和最优路径等等。
ArcGIS Server是发布各种服务的GIS服务器。ArcGIS Server允许以跨企业和跨Web网络的形式共享GIS资源。GIS资源指的是要与其他人共享的地图、地球、地址定位器、地理数据库和各种工具。共享GIS服务器上的GIS资源的主要好处与通过任何一种服务器技术来共享数据是相同的：可对数据进行集中管理、支持多个用户以及可为客户端提供最新的信息。
本文利用地图文档.mxd资源在ArcGIS Server发布地图服务，然后构建的等值面模型资源发布了地理处理服务（即GP服务）；登录ArcGIS Server管理器，可以查看发布的服务的路径和各图层的要素信息。
3 噪声分布图的制图流程及实现
本文将噪声分布图的实现过程如下：下载地理底图数据，实现监测点的分布；根据噪声值计算标准，模拟噪声值数据；利用ArcCatalog中ArcToolbox工具箱构建了等值面模型，并用ArcGIS Server发布地理底图和该模型，然后用JavaScript调用GP服务和地图服务信息，经过调试得到噪声分布图，从而实现全自动制图。
3.1 噪声监测点的分布和噪声的测量
由中华人民共和国国家标准《城市区域噪声测量方法》中的附录A《城市区域环境噪声普查方法》（补充件）可以知道，监测点的分布方法一般为网格测量法；噪声的测量方法为：在规定的测量时间内，每次每个测点测量10min的连续等效A声级（LAeq）。
本文由以上分布方法基本确定了20个监测点，监测点分布如图1所示。由于目前测量条件有限，还无法真正的测量昼间和夜间的等效A声级，本文中监测点的噪声值数据是模拟的，环境质量级别是按照城市区域环境质量级别如表1所示：
3.2 建立等值面模型
本文实验中所使用的等值面模型的构建，是先将噪声值数据用插值法得到栅格数据集，然后将得到的相等的栅格数据集化为面，最后进行裁剪得到输出参数：面要素类。等值面模型的建立需要ArcToolbox的一些工具的帮助。构建等值面模型的具体步骤如下：
1）选用反距离权重插值法。该工具所使用的插值方法可通过对各个要处理的像元邻域中的样本数据点取平均值来估计像元值。点距离要估计的像元的中心越近，则其在平均过程中的影响或权重越大。使用反距离权重法将点要素类插值成栅格数据集，形成噪声晕眩图。
2）转为整型工具。使用转为整型工具通过截断将栅格的每个单元值转换为整型，输出为栅格数据集，形成噪声晕眩图。 3）栅格转面工具。使用栅格转面工具将栅格数据集转换为面要素集。
4）裁剪工具。使用裁剪工具时，要先确定裁剪范围和裁剪要素集。这里的裁剪范围是区县要素集，裁剪的要素集是上一步得到的面要素集。
通过以上四个步骤，构建的等值模型如图2所示：
3.3 发布和调用服务
发布服务常用的工具是ArcGIS Catalog或者ArcGIS Server。本文使用ArcGIS Catalog来发布地图服务和地理处理服务（即GP服务）。系统网页分布图用JavaScript调用服务信息，需要完成三个目标：可以查看区县图层的区域信息；全自动生成等值面图层；显示图例信息。显示区域信息需要用到已发布的地图服务的范围信息（如图3所示）、区县图层的制图信息（如图4所示）及字段信息（如图5所示）。等值面图层的实现需要使用JavaScript调用地理处理服务（即GP服务），获得输出参数的GRIDCODE字段（即表示噪声值区域的字段），并对其值按照环境质量级别划分并分别用规定的颜色表示。用不同颜色的块和对应的图例标签来表示环境质量级别，形成图例，显示在页面上。
3.4 城市噪声全自动分布图的实现
图6所示即为本文实现的噪声分布图。头部是当前时间显示；左下角为图例显示，标注了环境质量级别；右边为噪声分布图显示，即是采用第3节中的全自动制图技术完成；图中所弹出的信息窗口即为点击区域的相关信息。
图7所示即为监测点测量的噪声值更新后的噪声分布图。本文实现了城市噪声分布的全自动动态显示。
4 结论
本文阐述如何制图，调用GIS服务器的资源发布全自动噪声分布图。制图使用的是ArcGIS Desktop中的应用程序：ArcMap，数据管理时使用的是ArcGIS Desktop中的应用程序：ArcCatalog，而发布服务则使用的是ArcGIS Server。本文探索了等值面如何显示分级色彩，图例如何添加，区域要素信息如何显示等等问题，最终实现了GIS平台的城市噪声全自动分布图。
基于GIS的城市噪声全自动分布图的实现方法，不仅适用于噪声方面，而且可以应用到水文管理、经济发展评估等各个方面，具有良好的应用前景。本文中对城市噪声全自动分布图研究还有很大的发展空间，例如关于噪声预测模型的实现需要后续的研究和探索等。
参考文献：
[1] 刘立辉.基于嵌入式系统平台的城市噪声分布地图[D].山东科技大学，2010.
[2] 王志新.基于GIS的城市区域噪声信息管理系统研究[J].海峡科学，2011（6）：110-112.