胡喜生，郑 燕，陈 敏，魏华云，叶丽敏，邱荣祖

(福建农林大学 交通与土木工程学院，福建 福州350002)



不同行道树绿化带疏透度对降低交通噪音效果的对比

胡喜生，郑 燕，陈 敏，魏华云，叶丽敏，邱荣祖

(福建农林大学 交通与土木工程学院，福建 福州350002)

运用Photoshop软件对数码相机拍摄的行道树绿化带相片进行处理并测定其疏透度，然后分析其与降低交通噪音效果的相关关系。结果表明：福州市杨桥中路、五四路、八一七路、上下店路、工业路、北江滨大道的行道树绿化带疏透度值分别为0.683，0.752，0.600，0.767，0.909，0.787；不同行道树疏透度由大到小依次为：樟树(幼年)、木棉、羊蹄甲、芒果、榕树和樟树(成年)；相关分析结果表明各行道树A层的疏透度与降低噪音效果具有显著的负相关关系。研究为行道树的合理配置提供重要的理论依据和实际参考价值。

交通工程；行道树；疏透度；交通噪音

随着我国现代化进程的加快，以及拉动内需等相关政策的出台，我国大中型城市机动车保有量增长快速。机动车保有量的增长给我国经济带来了繁荣的同时，也使道路交通的污染持续攀升，对城市环境造成了严重损害，由此引发的城市交通噪音污染也越来越突出。根据美国的调查显示，46%的城市人口受到噪音的困扰，其中86%的人指出噪音主要来自汽车[1]。1995年以来，我国城市居民对噪音投诉比例占所有环境投诉的62%，这一比例仍呈逐年上升的趋势。这主要是由于道路交通噪音污染对在城市道路中活动在非机动车道和人行道上的行人产生危害，对沿线居民的正常生活、工作、学习、休息环境的干扰程度和范围不断加剧和扩大，同时对道路沿线房地产价格的影响等，因此道路交通噪音污染已经成为沿线居民最为关注的环境污染问题[2-5]。

如何减少道路交通噪音污染对城市居民尤其是道路行人的危害，已经成为建设生态城市，构建和谐社会的头等难题。国内外学者对道路交通噪音污染进行了多角度的研究和探索[6-7]。如何让有限的城市道路绿化带发挥其最大的环境生态功能，亦逐渐成为城市环境生态研究的热点。目前对绿化带的研究主要包括树种、种植密度、高度、长度、宽度、能见度等与林带降噪效果的关系，既有早期对绿化带降噪的定性研究[8]，也有最近几年对绿化带降噪效果的定量研究[9-10]。然而，以往的研究没有考虑林带疏透度对噪音衰减的影响。疏透度是绿化带空间配置的重要参数，因此研究城市道路交通噪音对绿化带疏透度的响应机制，对行道树绿化带的结构设计和优化以及行道树降噪效果的计量评价具有重要的科学意义。

1 研究方法

1.1 研究地点的选择

根据福州市环境保护部门发布的《福州市环境状况公报》可知，福州市区自2006年以来，道路交通噪音呈上升趋势，2011年和2012年交通噪音年平均值分别为69.4和69.7 dB，在2012年开展监测的市区62条交通干道中，道路交通噪音大于70 dB的累计长度达83 km，占总长的比例为45.7%，成为区域环境噪音中声级影响水平最高的类型。由此可见，交通噪音对福州市居民生活、工作、学习的影响巨大。相关研究成果表明，道路绿化带是防治交通噪音最有效措施之一[11]，然而对不同道路绿化带配置模式降低噪音效果的研究鲜见报道。因此，开展福州市道路绿化带降噪效果的研究意义重大。

福州市较常见行道树有榕树、樟树、木棉、芒果、羊蹄甲等[12]。据此选择杨桥中路等6条城市主干道为研究对象，行道树绿化带配置模式如表1。

表1 行道树绿化带配置模式

1.2 噪音的测定

2013年4月18日至2013年4月23日，在杨桥中路、五四路、八一七路、工业路、上下店路和北江滨大道上分别选取3个典型路段进行监测高峰期(7：30—8：30)和平峰期(9：00—11：00，14：00—16：00)两个时期的噪音值。噪音测定仪器为HS5633B型通用声级计(量程35～130 dB, 测定频率20～12.5 kHz，显示屏更新速率约1次/s)。测量时，以各监测点的路缘为起点，垂直道路方向分别在0，2，4，6，8，10 m处设置6个监测点。

为排除时间差对调查结果的影响，本次调查采取6位调查人员分别站在6个样点同时读数的办法，每个样点连续测定60 s，分别记录测量时间段内的最高值和最低值。最后分别取3个典型路段和2个时期噪音监测值的平均值代表该条道路的噪音值(图1)。

图1 噪音实地测量示意(单位:m)

1.3 绿化带图像的摄取

采用Cannon 6500数码相机在垂直于绿化带25 m处拍摄绿化带的图像。拍摄前在所摄取绿化带的边缘放置一根标杆(H=2 m)，目的是通过标杆象素点的比率可直接在相片上计算绿化带的平均高、枝下高等指标[13]，大大减少了野外实际测量的工作量和对交通的干扰。

1.4 绿化带疏透度的测定

1.4.1 图像预处理

将获取的绿化带图像存入计算机内，借助Photoshop图像处理软件，将图像中与测量无关的信息处理掉。对处理好的彩色图片进行灰度转换，若灰度图像存在有背景误差或投影误差，则使用Photoshop中的“加深或减淡工具”对灰度图像进行补色或消色，并对照原灰度图像使用软件中的“添加到选区”或“从选区中减去”功能将图像中未选的部分重选、多选的部分剔除，经过多次修正使误差减小到最低。然后，裁定灰度图像中林带断面的测定范围，上限以林带平均高处为准。最后，选择Photoshop的默认阈值128，将修正好的灰度图像转换成黑白二值图像，规格为200 mm×272 mm，并将其平均分为A，B，C，D等4段，每段为200 mm×68 mm的长方形(图2)，分别记录各树冠在A，B，C，D段的像素值和画布总像素值。

图2 绿化带断面胶片

1.4.2 疏透度的计算

利用Photoshop图像处理软件计算出每种行道树各段高度内的像素值比率，即分段疏透度βi，计算公式为：

2 结果与分析

2.1 不同道路绿化带疏透度的对比

根据所采集的36组道路行道树绿化带影像数据，经处理后得到各绿化带的疏透度(表2)。

表2 道路绿化带疏透度

由表2可知，杨桥中路、五四路、八一七路、上下店路、工业路、北江滨大道的行道树绿化带疏透度值分别为0.683，0.752，0.600，0.767，0.909，0.787。就4种成年行道树而言，樟树的疏透度最低，榕树的次之，木棉的疏透度最高；就樟树而言，其幼年期的疏透度远大于成年期的疏透度。

行道树绿化带不同层次的疏透度分析结果表明，不同树种的A层疏透度均较大，除樟树幼年期外，其他类型行道树绿化带的A层疏透度均大于0.900；榕树、芒果树和樟树的B层和C层的疏透度均较低，而D层的疏透度均较高；羊蹄甲和木棉B层的疏透度也较高，而C层和D层的疏透度相对较低。结合图2可知，导致以上的研究结果，主要是由于羊蹄甲和木棉的枝下高较高，而榕树、芒果树和樟树的枝下高较低。

2.2 不同道路绿化带疏透度降低噪音效果对比

以监测点0 m处为参照，2，4，6，8，10 m处的噪音监测值分别与其相减，得到各监测点的噪音衰减值(表3)，噪音衰减值不同表示道路绿化带对噪音降低效果的不同。

表3 不同道路噪音衰减效果比较

在2 m处，北江滨大道行道树绿化带降低噪音的效果最佳，其噪音衰减平均值高达3.60 dB；其次为上下店路行道树绿化带降低噪音的效果，其噪音衰减平均值为2.05 dB；其他道路行道树绿化带降低噪音的效果均较差，其噪音衰减平均值均小于1 dB。

在4 m处，北江滨大道和上下店路行道树绿化带降低噪音的效果最佳，前者的噪音衰减平均值高达5.30，后者则为3.55；杨桥中路和五四路行道树绿化带降低噪音的效果也较好；而八一七路和工业路的行道树绿化带降低噪音的效果相对较差。

在6 ～10 m处，不同道路行道树绿化带降低噪音的效果也表明北江滨大道和上下店路的噪音衰减平均值较高，而其他道路的噪音衰减平均值较低。

究其原因，这主要是由于北江滨大道的行道树下配置绿蓠灌木，而上下店路行道树绿化带在A段的疏透度较小，导致了这些道路具有较好的降低噪音效果。为了进一步分析道路绿化带疏透度与降低噪音效果的关系，笔者将对其进行相关分析。

2.3 道路绿化带疏透度与降低噪音效果相关分析

将各道路行道树绿化带的疏透度分别与各自路段监测2，4，6，8，10 m处的噪音衰减平均值进行相关分析。结果表明噪音衰减平均值与行道树绿化带的平均疏透度相关性较低，因此笔者未列出该相关分析结果。然而噪音衰减平均值与行道树绿化带的A段疏透度关系密切，相关系数为-0.404(表4)，这说明行道树绿化带的A段疏透度越低，其噪音衰减效果越好，该段是行道树在降低交通噪音中起决定性作用的部位。

表4 道路绿化带A段疏透度与降低噪音效果相关系数

3 结论与建议

笔者定量测定了福州市杨桥中路、五四路、八一七路、上下店路、工业路、北江滨大道的行道树绿化带疏透度值，分别为0.683，0.752，0.600，0.767，0.909，0.787。关文彬等[13]的研究结果表明：绿化带的疏透度与行间距、混交方式等绿化配置模式有关，同时还与自身的年龄、枝下高、冠幅等有关。研究结果也表明行道树的年龄影响其疏透度的大小，成年树的疏透度比幼年树的更小，如樟树。

不同行道树绿化带疏透度降低噪音效果的分析结果表明，枝下高或灌木层部分对行道树降低噪音的效果具有较大的影响，如成年期樟树和榕树虽然具有较小的整体疏透度，然而由于它们的枝下高较高，影响了降低噪音的效果；相反，幼年期樟树的枝下高较低，其降低噪音的效果则较理想；同时，在行道树林下配置灌木，可以起到非常好的降低噪音的效果，如北江滨大道行道树木棉树林下配置红绣球，具有较好的降低噪音效果。

鉴于此，对城市道路行道树绿化带的配置提出以下几点建议：①在噪音喧闹集中的道路上，为降低交通噪音对行人的影响，行道树建议采用疏透度小的乔木，同时合理配置低矮灌木，可对噪音起到有效的阻隔作用；②在沿街公园地带，为保证公园的宁静舒适性，不应只注重外在的美感，要加大对疏透度较小树木的种植，其间可适当种植具有观赏价值的乔木点缀，增加城市道路的景观性；③在对净空要求较低的道路上，选择枝下高较低的乔木作为行道树，以降低绿化带A段的疏透度；在对净空要求较高的道路上，采用乔灌草立体结构的绿化配置模式，可以有效地降低交通噪音。

[1] Brown A L,Lam K C.Urban noise surveys [J].Applied Acoustics,1987,20(1):23-39.

[2] 顾尚华.道路交通噪声的危害与控制措施[J].交通与运输,2003(2):24-25. Gu Shanghua.Hazards and control measures of road traffic noise [J].Traffic & Transportation,2003(2):24-25.

[3] 李健民.城市道路交通噪声的危害及防治[J].中国市政工程,2003(4):9-10. Li Jianmin.Harm of traffic noise in urban roads and the prevention & control methods [J].China Municipal Engineering,2003(4):9-10.

[4] 张胜.城市道路交通噪声的危害与治理[J].安徽科技,2006(7):53- 54. Zhang Sheng.Hazards and governance associated with urban road traffic noise [J].Anhui Science & Technology,2006(7):53- 54.

[5] 晓青.交通噪声的危害与治理[J].汽车与安全,2001(1):14-17. Xiao Qing.Hazards and governance of traffic noise [J].Auto & Safety,2001(1):14-17.

[6] Kragh J.Road traffic noise attenuation by belts of trees [J].Sound Vibration,1981,74(2):235-241.

[7] 周敬宣,丁亚超,李恒,等.林带对交通噪声衰减的效果研究及公路防噪林带设计[J].环境工程,2005,23(2) :48-51. Zhou Jingxuan,Ding Yachao,Li Heng,et al.Attenuation effect of tree belt on traffic noise and design of highway noise-canceling forest [J].Environmental Engineering,2005,23(2):48-51.

[8] 车生泉,宋永昌.上海城市公园绿地景观格局分析[J].上海交通大学学报:农业科学版,2002,20(4) :322-327. Che Shengquan,Song Yongchang.Analysis of landscape pattern of park system in city of Shanghai [J].Journal of Shanghai Jiaotong University:Agricultural Science,2002,20(4):322-327.

[9] 陈旭,左言言.汽车起重机车外噪声控制研究[J].重庆交通大学学报:自然科学版,2013,32(6):1270-1274. Chen Xu,Zuo Yanyan.Control of exterior noise of truck crane [J].Journal of Chongqing Jiaotong University:Natural Science,2013,32(6):1270-1274.

[10] 马严,徐宝根.城市绿地的破碎化分析[J].湖州师范学院学报,2002,24(3):53- 56. Ma Yan,Xu Baogeng.An analysis of fragmentization of urban vegetation [J].Journal of Huzhou Teachers College,2002,24(3):53- 56.

[11] 郭小平,彭海燕,王亮.绿化林带对交通噪声的衰减效果[J].环境科学学报,2009,29 (12):2567-2571. Guo Xiaoping,Peng Haiyan,Wang Liang.The effects of traffic noise attenuation by green belts [J].Acta Scientiae Circum Stantiae,2009,29 (12):2567- 2571.

[12] 潘爱芳.福州市城市行道树的现状与对策[J].福建林业科技,2005,32(2):141-145. Pan Aifang.The present situations and countermeasures of roadside trees in Fuzhou City [J].Journal of Fujian Forestry Science and Technology,2005,32(2):141-145.

[13] 关文彬,李春平,李世锋,等.林带疏透度数字化测度方法的改进及其应用研究[J].应用生态学报,2002,13(6):651-657. Guan Wenbin,Li Chunping,Li Shifeng,et al.Improvement and application of digitized measure on shelterbelt porosity [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2002,13(6):651-657.

Effects of Street Trees Porosity on Traffic Noise Reduction

Hu Xisheng, Zheng Yan, Chen Min, Wei Huayun, Ye Limin, Qiu Rongzu

(College of Transportation & Civil Engineering, Fujian Agriculture & Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China)

Digital camera was used to take pictures of street trees, and Photoshop software was used to calculate the green belt porosity. Based on the data, the relationships of green belt porosity and traffic noise reduction were analyzed. The results showed that the green belt porosity of Yangqiao Middle Road, Wusi Road, Bayiqi Road, Shangxiadian Road, Industry Road and North Riverside Road were 0.683, 0.752, 0.600, 0.767, 0.909 and 0.787 respectively. The porosity sequences of street trees were as follows: Cinnamomum camphora (childhood), Bombax ceiba, Bauhinia purpurea, Mangifera indica, Ficus microcarpa and Cinnamomum camphora (adult). The relationships between the street tree porosity of layerAand the traffic noise reduction were obviously negative. This study provides an important theoretical foundation and practical reference for the configuration of street trees.

traffic engineering; street trees; porosity; traffic noise

10.3969/j.issn.1674-0696.2015.04.18

2013-09-10；

2014-04-09

国家自然科学基金项目(41201100)；福建省自然科学基金项目(2012J01071,2015J01606)

胡喜生(1979—)，男，福建莆田人，副教授，博士，主要从事城市与区域可持续发展方面的研究。E-mail: huxisheng2008@163.com。

邱荣祖(1961—)，男，福建莆田人，教授，博士，博士生导师，主要从事森林工程与3S技术等方面的研究。E-mail: 875693642@qq.com。

U412.12

A

1674-0696(2015)04-095-04