激光雷达和声音建模

声音传播的模拟是当今城市化社会的关键，在这个社会中，声音无处不在，经常对人们的生活产生负面影响。现有的声传播建模方法不能反映地形的复杂性。机载激光雷达结合航拍照片能够填补这一空白。作者提出了一项研究计划，以找出高分辨率的地形数据如何可能提高声音模型的效率。

声音传播受到建筑物和树木等障碍物的影响，也受到声源和接收器的相对位置、中间地面类型和气象条件的影响。声波传播的计算需要声源和接收器相对于地面和障碍物的位置信息。从接收端到源端到接收端的所有路径都需要跟踪。

缺乏细节
精确的数值技术采用复杂的、计算密集的方法来确定某一点的声级。现有的商业模型是基于半经验技术，未能捕捉建筑和其他物体的复杂布局。因此，它们只使用近似的建筑物和地面类型的信息，不幸的是，这限制了准确性。此外，高分辨率地形数据的收集非常繁琐;目前从地图或等高线、数字高程模型(DEM)或通过人工逐点输入的电子表格来提取剖面的近似剖面，这是一项费力、耗时且往往取决于调查质量的工作。最近的模型不再需要收集地形数据，因为它们与GIS接口。一旦为所有对象提供了高度，轮廓或DEM就会自动生成。然后就可以确定剖面并进行合理的预测。声音传播软件如CadnaA和Lima提供多种数据输入选项，如ArcView、AtlasGIS、MapInfo、ASCII-Poly和DXF。这些声音建模软件包处理DEM的能力是一个优势，但较差的分辨率DEM往往不能提供必要的细节和限制精度。 Lidar (Light Detection and Ranging) can fill this gap; it provides comprehensive topographic information.

激光雷达和照片
我们刚刚开始在印度理工学院坎普尔校区的一个试验场使用激光雷达数据和航拍照片。通过将激光雷达数据分为平面、点簇和地面来识别地面和地上物体。平面表面与障碍物(如建筑物)和点簇(如树)相关联。它们需要被区分，因为它们对声波的反应不同。它们的几何特征可以准确地确定。将激光雷达与航空摄影相结合，可以将地面的声音传播分为不同的类别。这些数据也提供了对发射源和接收器位置的准确估计。通过对声源和接收机之间的地形进行多次切片，可以识别出各种声道。此后，可以使用现有的声音传播软件预测任何一点的声音水平。一个声音传播实验计划验证结果，并证实假设模型性能将改善与更高的分辨率数据。 This experiment will include an omni-directional source.

预期的结果
高分辨率数据可用于测试半经验模型的弱点。同样，将研究从激光雷达数据提取信息的各种方法，以找到合并地形数据的最佳技术。然后可以开发一个基于地理信息系统的系统，该系统可以获取激光雷达数据、航空照片、声源和接收器的位置信息，以及气象参数，以精确计算任何位置的声级。这可以用于噪音映射、声景应用和隔音屏障设计。它也可以扩展到声音的3D实现。

试验装置
接收器将被放置在不同的海拔高度，以适应沿海拔高度的声级变化。将选择两个地点(l1和l2)，使源和接收器之间存在不同的地形复杂性和地面类型变化。实验将使用不同的倍频带中心频率，而声源将以连续模式嗡嗡作响，其强度将足够高，以到达接收器并克服背景噪声水平。对照试验将在接近中性的气象条件下进行。