基于GIS的声景分析及声景图制作研究——以西湖柳浪闻莺景区为例

摘要

声景的概念提出后已从最初的“环境中的音乐”拓展到整个环境声学，其对传统的景观设计产生了重要的影响。声与景的融合已成为城市景观设计与营造的发展新方向。声景观的研究与应用是环境声学、景观营造学研究的热点之一。
　　本文研究了基于GIS的声景图的制作和应用问题。对现有的声景学的研究进行了详细的调研与分析，建立了基于GIS声景图的制作与使用框架;提出基于声景图来研究城市环境中声与景的相互影响关系，以期可指导城市景观的设计与营造;在声景图中提出声景漫步的概念，创新地对声景学进行研究与分析。论文的主要工作包括以下三个部分:
　　利用城市GIS的数据库资源，在GIS平台上，整合相关专业计算软件，结合实地测量数据与主观调查分析的结果，制作城市声景图。本文以杭州西湖十景之一的柳浪闻莺公园为例，详细阐述了声景图的制作流程，为其它区域开展声景图的绘制提供了指导。
　　在声景图的平台上，开展声、景设计与营造的研究。通过空间维度的分析，在声景图上划分出声景营造区与噪声控制区两类区域。在噪声控制区，景观的设计主要围绕如何控制交通噪声。在声景营造区，根据声景参数的不同特征划分出不同类型的声景营造区，分别营造各具特色的声景。通过时间维度的分析，揭示公园内声景的变化规律，掌握特色声景。通过人文维度的分析，发掘公园内的标识声要素，围绕标识声要素开展声景的营造，使声、景、人和谐统一，成为公园景观中的亮点。
　　在声景图中，通过对声舒适度的分析，提出准确划分出交通噪声缓冲区的范围，使声景设计有的放矢。通过对标识声要素的分析，提出“声景漫步”的概念，即在公园中着重营造以标识声为主的声景欣赏区，在地图上展示欣赏该声景的最佳路径，使其获得与以往不同的体验与感受。最后将利用虚拟现实技术，将声景进行虚拟重现并公开发布，引导公众去感受城市的声景，促进全社会重视和改善城市的声环境，保留和寻找具有文化和历史感的声要素，提升景观设计与营造的品质。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1．1 研究的背景

1．1．2 研究的意义

1．2 声景学与声景图

1．2．1 声景学概述

1．2．2 声景图

1．2．3 以往声景与声景图研究总结

1．3 研究内容和方法

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法

1．3．4 研究框架

1．3．5 创新点

第2章 声景与声景图

2．1 声景的构成要素

2．1．1 声景中的声要素

2．1．2 声景中的景要素

2．1．3 声景中的人要素

2．2 声景图的构成要素

2．2．1 声景图中的景观

2．2．2 声景图中的声场

2．2．3 声景图中的主观评价

2．3 基于声景图的分析

2．3．1 声景的空间维度分析

2．3．2 声景的时间维度分析

2．3．3 声景的人文维度分析

第3章 基于GIS的声景图系统研究

3．1 基于GIS系统开展声景研究的必要性与可行性

3．1．2 结合GIS系统的可行性

3．1．3 基于GIS声景图的形式

3．2 GIS系统平台

3．2．1 GIS系统软件概况

3．2．2 ArcGIS 10介绍

3．3 声景数据库系统的构成

3．3．1 基础数据库

3．3．2 核心数据库

3．3．3 扩展数据库

3．4．1 声景图的研究框架

3．4．2 基础数据的收集与整理

3．4．3 声、景数据的采集与整理

3．4．4 声景图的绘制

3．4．5 声景的多维度分析

3．5 栅格表面插值方法分析

3．5．1 栅格表面插值方法介绍

3．5．2 四种插值方法的比较验证

3．5．3 软件模拟与四种插值方法交叉验证

第4章 声景图的制作

4．1．1 制作对象的选择

4．1．2 研究区域概况

4．2．1 基础地理信息数据的收集

4．2．2 坐标系的选择

4．2．3 数据的地理配准

4．3．1 客观测量网格与主观评价斑块划分

4．3．2 景观要素指标的收集

4．3．3 客观数据的测量

4．3．4 客观测量数据导入GIS地图

4．4．1 四季公园内声场分布图

4．4．2 春季早、中、晚时段公园声场分布图

4．5 声景主观评价与调查

4．5．1 声景总体满意度及总体印象调查

4．5．2 声要素特性调查

4．5．3 数据处理

4．6 主观评价指标分布图的绘制

4．6．1 主层级声要素响度分布

4．6．2 主层级声要素平均频次分布图

4．6．3 声景满意度与声景协调度分布

第5章 声景图的时间维度分析

5．1 季节变化分析

5．1．1 气候变化规律概述

5．1．2 景观要素的四季变换

5．1．3 声要素的四季变化

5．1．4 人主观感受的四季变化

5．2 昼夜变化分析

5．2．1 景要素的昼夜变化

5．2．2 声要素的昼夜变化

5．3 基于时间维度分析的声景营造策略

5．3．1 四季变换下的声景营造策略

5．3．2 春季昼夜变换下的声景观营造策略

第6章 声景图的空间维度分析

6．1 声景空间的聚类分析

6．2 交通噪声缓冲区的划分

6．2．1 南山路交通噪声模拟

6．2．2 公园客观声场测量值

6．2．3 公园声场舒适度调查

6．2．4 交通噪声舒适度阈值分析

6．2．5 交通噪声缓冲区绘制

6．3 公园绿化带降噪效果分析

6．3．1 绿化带特征调查

6．3．2 现场测量

6．3．3 降噪效果分析

6．4．1 休闲声景区

6．4．2 静谧声景区

6．4．3 活跃声景区

6．4．4 降噪控制区

第7章 声景图的人文维度分析

7．1 声景人文因子的发掘

7．2 西湖风景区声景的历史人文概述

7．3 柳浪闻莺公园声景的历史人文元素

7．3．1 历史元素

7．3．2 人文元素

7．4 公园标识声要素的发掘

7．4．1 柳浪闻莺公园标识声要素

7．4．2 声景满意度与协调度

7．4．3 声、景要素综合分析

7．5 公园标识声要素时空分析

7．5．1 标识声要素四季变化

7．5．2 标识声要素昼夜变化

7．5．3 标识声要素空间变化

7．6 基于标识声的声景漫步

第8章 声景的虚拟现实及实践

8．1 声景的虚拟现实

8．1．1 虚拟现实技术概述

8．1．2 虚拟现实与声景研究的结合

8．2 虚拟现实技术的实现

8．2．1 软件平台的选择

8．2．2 场景素材

8．2．3 场景的搭建

8．2．4 渲染场景

第9章 结论及展望

9．1 结论

9．2 研究的不足与局限性

9．3 后期研究及展望

参考文献

附录

作者简历及攻读博士学位期间主要研究成果