1. 痛點問題
傳統剛性隔音材料(隔音屏障和吸聲材料等)雖然能有效阻隔城市中各類噪聲的傳播,但亦會帶來諸如城市生態連通性降低等負面生態影響。城市綠色基礎設施(UGI)具有緩解城市噪聲水平和優化居民生活環境的優勢,近年來引起了廣泛關注。植被結構形態直接影響其聲學效應,因而厘清植被三維結構的噪聲衰減機理是利用UGI緩解城市噪聲的前提。然而,現有研究往往采用二維指標歸一化植被指數(NDVI)來定性評估區域噪聲水平,或通過抽樣方式利用采樣點的結構信息來估算整個區域的植被結構,致使噪聲預測的精度較低。激光雷達(LiDAR)技術的發展使得精細刻畫植被三維結構信息成為可能。現有研究主要集中在林帶層面,鮮有對于單棵樹木的聲學效應研究。單棵樹木的研究優勢在于不受相鄰樹木干擾,能直觀反映植被要素與噪聲之間的相互作用,有助于指導選擇和合理布置適當的植物,以有效降低噪聲污染。因此,基于LiDAR獲取的精細化植被三維結構信息,深入研究單棵樹木的聲學性能,對于優化UGI的噪聲消減效果、合理制定其空間發展策略具有重要意義。
2. 解決方案
針對現有技術中缺乏單棵樹木噪聲調控效應定量評價和預測的問題,南京大學研究團隊提出了一種基于LiDAR技術的方法,精細刻畫樹木的三維結構以深入了解植被結構對噪聲傳播的影響。該方法提供了獨立樹木降噪潛力評估方法和預測模型,旨在準確量化樹木的降噪潛力、影響因素和準確預測其降噪能力,并為選擇、安排和維護適當的樹木以優化城市聲環境、緩解噪聲污染提供指導。
通過考慮植被三維結構信息對噪聲的影響,有助于合理選擇樹木種類并優化植被群落的空間布局,以有效降低城市噪聲污染水平,改善聲環境質量,創造“寧靜、和諧、美麗”的城市環境。同時,彌補了當前噪聲預測模型中植被群落影響的缺失,提高了城市噪聲制圖的精度,為改善城市聲環境和細化噪聲管控措施提供了科學依據,可為城市噪聲管理和綠色基礎設施規劃提供決策參考。
1) 從城市綠色基礎設施最基本的組成單位——獨立樹木出發,精細量化了樹木三維結構特征對其噪聲消減能力的影響,對制定與實施面向城市聲景觀改善的綠色基礎設施規劃具有重要指導意義;
2) 揭示獨立樹木對不同頻率噪聲的降噪模式,以及主要影響噪聲衰減的植被結構特征,為因地制宜配置綠色基礎設施以緩解城市噪聲提供決策參考;
3) 采用精細量化的方式對樹木三維結構特征進行全面刻畫,構建了具有普適性的基于三維結構特征的單棵樹木降噪預測模型,能夠評估和預測不同品種、不同規模樹木的降噪能力。
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