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研究生:顏士閔
研究生(外文):Shih-Min Yen
論文名稱:基於數值城市建模之三維噪音地圖建構應用
論文名稱(外文):3D Noise Map Construction Based on Digital City Modeling
指導教授:李良輝李良輝引用關係
指導教授(外文):Liang-Hwei Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:三維城市建模交通噪音三維噪音地圖
外文關鍵詞:3D city modelingTraffic Noise3D Noise Map
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據研究顯示,超過百分之二十的世界人口以及百分之六十的歐洲人口每天暴
露在高噪音的環境下。在都市地區有各種的因素造成噪音日漸嚴重,其中最主要
的噪音源就是「交通噪音」,成因是因為城市人口的增加所造成的高交通流量;
在大部分的都市地區裡,道路是在有限的空間中發展並與人們的生活和工作有極
密切的關係。因為人口的集中,在城市中形成越來越多的高樓大廈,這類的居住
方式,在都市中建立了一個高密度的環境。因此,傳統的二維噪音地圖已無法滿
足現代城市的實際需求,而需要以三維的方式來表達。
本研究以 Tecplot 軟體來建構三維噪音地圖,採用荷蘭 SCM1(標準計算方法
1)交通噪音指標計算觀測點噪音值,以高雄市 85 大樓區域為實驗區,進行三維
城市建模,並虛擬噪音觀測點位,探討噪音值以距離反比權重法(IDW)及克里金
插值法(Kriging)內插成果。
本研究達到之預期目標如後:1.有購置不動產計畫的民眾可透過三維噪音地
圖了解附近環境噪音的情形。2.公路工程師將能夠更容易了解噪音將會在設計新
的道路方面,對附近的居民將產生多少影響。3.都市規劃師可以規劃出更容易設
置友善環境的住宅發展區位。4.建築師可更容易設計出公寓的配置,窗戶的方位
及比較安靜的居所。5.環保單位及噪音控制人員,更容易了解噪音產生的位置,
預判噪音源為何,進而採取相關控制手段以降低噪音音量。
ii
3D Noise Map Construction Based on Digital City Modeling

Student:Shih-Min Yen Advisor:Dr. Liang-Hwei Lee

Institute of Civil Engineering and Disaster Prevention Technology
National Kaohsiung University of Applied Sciences

Abstract
Many researches have indicated that over twenty percent of the world
population is exposed to an environment of high-level noise. In Europe, the problem
is especially serious – around sixty percent of the people there suffer from a large
amount of noise every day. In urban areas, there are many factors that contribute to
the worsening noise problem, one of the main noise sources is “traffic noise,” which
is caused by the heavy traffic flow resulting from the increase in the urban population.
With limited space in densely-populated urban areas, more roads are built or even
elevated, and more and more tall buildings are constructed to accommodate the
numerous residents. With such a concentrated distribution of roads and population in
cities, traditional 2D noise maps are no longer sufficient for people to obtain
information about noise, instead, 3D noise maps should be used to present the
distribution of noise.
In this study, we using software ( Tecplot ) to construct 3D noise maps at 85
building area in Kaohsiung City and adopting the Netherlands SCM1 (the standard
calculating method 1), which is the traffic noise indicators calculated noise value of
observation points and the interpolation results of both the noise value of Inverse
Distance Weighting method (IDW) and Kriging interpolation method were also
investigated.
The objects of this study are as follows:
1. To help those who plan to buy pieces of real estate to learn the general noise
distribution around the real property that they are going to buy.
2. To help make it easier for road engineers to understand how much influence their
road designing will have on the residents in the neighborhood.
3. To help city designers scheme out residential areas where it is easier to form a
friendly environment.
4. To help make it easier for architects to design the interior of apartments and the
setting of windows so as to have a quieter residence.
iii
5. To help make it easier for environmental protection agencies and noise control
professionals to know where noise might be produced, predict the sources of noise,
and take measures to reduce the level of noise.
v
目 錄
中文摘要……………………………………………………………………………… i
英文摘要 …………………………………………………………………………… ii
誌謝 ………………………………………………………………………………… iv
目錄…………………………………………………………………………………… v
表目錄……………………………………………………………………………… vii
圖目錄 …………………………………………………………………………… viii
第一章 緒論…………………………………………………………………………1
1.1 研究動機………………………………………………………………………1
1.2 地理資訊系統(GIS)與噪音地圖……………………………………………2
1.3 相關工作與文獻回顧…………………………………………………………5
1.3.1 歐盟經驗………………………………………………………………5
1.3.2 美國經驗………………………………………………………………8
1.3.3 日本經驗………………………………………………………………9
1.3.4 香港經驗………………………………………………………………10
1.3.5 台灣現況………………………………………………………………10
1.4 研究流程與論文架構………………………………………………………13
第二章 噪音定義與擴散模式………………………………………………………15
2.1 噪音的定義與危害…………………………………………………………15
2.2 聲音的單位與計算…………………………………………………………18
2.3 音源擴散模式………………………………………………………………20
2.3.1 點音源(Point Source)擴散……………………………………………20
2.3.2 線音源(Line Source)擴散……………………………………………22
2.3.3 面音源(Plane Source)擴散……………………………………………24
2.4 噪音指標……………………………………………………………………25
2.4.1 歐盟噪音指標…………………………………………………………25
2.4.2 荷蘭噪音指標…………………………………………………………26
第三章 三維城市模型之建模………………………………………………………27
3.1 三維空間資料獲取…………………………………………………………27
vi
3.1.1 遙測探測(Remote Sensing,RS) ……………………………………27
3.1.2 衛星定位技術(Global Positioning System, GPS) ……………………28
3.1.3 地理資訊系統(Geographic Information System,GIS) ………………28
3.1.4 雷射掃描系統…………………………………………………………29
3.1.5 攝影測量(Photogrammetry) …………………………………………31
3.2 有限元素分析法……………………………………………………………32
3.3 Tecplot 建模工具及數據結構………………………………………………34
3.3.1 有結構數據……………………………………………………………34
3.3.2 無結構數據……………………………………………………………36
3.4 實驗區資訊及建模數據處理………………………………………………37
3.5 三維城市模型………………………………………………………………39
第四章 三維噪音地圖之建構………………………………………………………41
4.1 噪音觀測點佈設方式………………………………………………………41
4.2 整體噪音值之三維內插處理………………………………………………42
4.2.1 三維不相交的三角形網(TIN) ………………………………………43
4.2.2. 最鄰近指定法(NN) …………………………………………………43
4.2.3 距離反比權重插值法(IDW) …………………………………………43
4.2.4 克里金插值法(Kriging) ……………………………………………45
4.3 噪音觀測點數據之前處理…………………………………………………51
4.4 基於 Tecplot 點噪音值推估計算……………………………………………54
4.4.1 計算式編寫原則………………………………………………………54
4.4.2 噪音值之內插計算……………………………………………………57
4.5 三維噪音地圖之產生………………………………………………………60
4.6 成果討論……………………………………………………………………63
第五章 結論與展望…………………………………………………………………64
參考文獻……………………………………………………………………………65
附錄 實驗區三維噪音地圖建模資料……………………………………………… 68
65
參考文獻
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