Phần mềm ứng dụng GIS mô phỏng ô nhiễm tiếng ồn do giao thông

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017 87
1. Giới thiệu
Tiếng ồn là tập hợp của những âm thanh có cường 
độ và tần số khác nhau, hỗn loạn gây cảm giác khó 
chịu cho người nghe, có ảnh hưởng xấu đến làm việc 
và nghỉ ngơi của con người. Ô nhiễm tiếng ồn được 
xem là một trong những mối nguy hiểm lớn đối với 
sức khỏe của con người, nguy hiểm không khác gì các 
hiện tượng ô nhiễm khác. Tiếng ồn gây ra những ảnh 
hưởng bất lợi về tâm sinh lý. Sự phơi nhiễm với tiếng 
ồn trong thời gian dài liên tục sẽ gây ảnh hưởng lớn 
đến đến sức khỏe cộng đồng, làm giảm khả năng nghe, 
gây phiền phức, làm tăng stress, tăng huyết áp...
Tiếng ồn là dạng ô nhiễm phổ biến ở các đô thị. 
Trong các nguồn sinh ra tiếng ồn ở các đô thị thì các 
phương tiện giao thông vận tải đóng vai trò chủ yếu: 
60 - 80 %. Ô nhiễm tiếng ồn tỷ lệ thuận với sự phát 
triển của đô thị. Hiện nay phương tiện giao thông 
đang ngày càng tăng với mức độ “chóng mặt”. Theo số 
liệu thống kê từ Cục Đăng kiểm Việt Nam, đến năm 
2016 cả nước hiện có hơn 2,7 triệu xe ôtô và gần 45 
triệu môtô. Các đô thị càng phát triển, mức ô nhiễm 
tiếng ồn càng cao. Nghiên cứu được thực hiện tại Hà 
Nội, TP. Hồ Chí Minh cho thấy mức ồn LAeq, 24h tại 
PHẦN MỀM ỨNG DỤNG GIS MÔ PHỎNG Ô NHIỄM 
TIẾNG ỒN DO GIAO THÔNG 
Cao Duy Trường1
1Trường Đại học TN&MT TP. Hồ Chí Minh
TÓM TẮT
Ô nhiễm tiếng ồn được xem là một trong những mối nguy hiểm lớn đối với sức khỏe của con người, nguy 
hiểm không khác gì các hiện tượng ô nhiễm khác. Hiện nay vấn đề ô nhiễm tiếng ồn, đặc biệt là ô nhiễm tiếng 
ồn do giao thông ít được quan tâm, và cũng có rất ít đề tài nghiên cứu về vấn đề này so với các vấn đề ô nhiễm 
khác như ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước. Các nghiên cứu này chủ yếu là đánh giá hiện trạng ô 
nhiễm tiếng ồn từ các kết quả đo đạc thực nghiệm, và từ đó sử dụng phần mềm GIS để thành lập ra các bản đồ 
ô nhiễm. Tuy nhiên hầu như không có các nghiên cứu về vấn đề mô hình hóa ô nhiễm tiếng ồn trong không 
gian, cũng như xây dựng một phần mềm chuyên dụng cho vấn đề này. Bài báo này trình bày kết quả nghiên 
cứu xây dựng phần mềm mô phỏng ô nhiễm tiếng ồn do giao thông bằng mô hình toán và ứng dụng công 
nghệ GIS. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phần mềm có khả năng mô phỏng tiếng ồn do các phương tiện giao 
thông di chuyển trong đoạn đường gây ra, và mô phỏng việc suy giảm cường độ ồn trong do ảnh hưởng của 
nhiều yếu tố khác nhau.
Từ khóa: Tiếng ồn, mô hình hóa, GIS, tin học môi trường, giao thông. 
các tuyến đường khảo sát ở Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh 
dao động từ 70 đến 77 dB và khoảng 95% người dân 
cảm thấy bị quấy rầy bởi tiếng ồn này.
Từ các vấn đề nêu trên, nghiên cứu này đặt ra mục 
tiêu là xây dựng phần mềm mô phỏng ô nhiễm tiếng 
ồn do hoạt động giao thông đô thị gây ra, việc mô 
phỏng ô nhiễm tiếng ồn có xét đến các yêu tố làm suy 
giảm cường đồ ồn trong không gian, như suy giảm do 
khoảng cách, do dải cây xanh, do màn chắn...Trong đó 
cường độ ô nhiễm tiếng ồn tại một điểm trong không 
là giá trí ô nhiễm tích hợp từ nhiều nguồn ô nhiễm 
khác nhau.
2. Nghiên cứu có liên quan
Trên thế giới, một số nước như Mỹ, Nhật, Đức, 
Ấn Độ đã xây dựng bản đồ tiếng ồn. Các dạng bản 
đồ tiếng ồn khá phong phú: bản đồ tiếng ồn cho khu 
vực xung quanh khu sản xuất, trong xưởng sản xuất và 
bản đồ tiếng ồn do giao thông. Bản đồ tiếng ồn cung 
cấp thông tin về mức độ tiếng ồn trên toàn bộ khu 
vực. Bản đồ tiếng ồn giúp thiết lập các hiện có cơ sở để 
kiểm soát tiếng ồn và thể hiện trực quan tiếng ồn lan 
truyền từ đường và vào khu dân cư. [5][7]
Chuyên đề I, tháng 4 năm 201788
Cường độ dòng xe và mức ồn liên hệ với nhau công 
thức sau:
Ldx =C.lgQ 
Trong đó : C là hệ số
 Q cường độ trung bình dòng xe/giờ
Tốc độ trung bình và số lượng phần trăm xe tải 
trong thành phần của dòng xe
Đối với khoảng tốc độ thấp, cường độ ồn không 
phụ thuộc tốc độ dòng xe, đối với khoảng tốc độ cao, 
cường độ ồn xác định theo công thức: 
LV = B.lgV
Trong đó B là hằng số, thực tế đo đạc cho thấy đối 
với L10, B ≈ 17. Trong giao thông để xác định mức 
ồn dòng xe, người ta thường sử dụng mức ồn tương 
đương (LAtd) làm mức ồn tính toán. Mức ồn tương 
đương thường thấp hơn mức L10 khoảng 1 ÷ 2 dB 
khi cường độ dòng xe là 500 ÷ 3000 xe/h. Phạm Ðức 
Nguyên, 2000 [ 5 ] đề nghị sử dụng mức ồn tương 
đương trung bình trong thời gian từ 8 ÷ 20h, đo cách 
trục đường 7,5m làm trị số mức ồn tính toán; Ký hiệu 
là LAtd(8÷20h), đơn vị dBA.
Độ dốc của đường
Thông thường độ dốc cũng ảnh hưởng đến cường 
độ ồn, liên quan chủ yếu vào thành phần xe tải nặng 
trong dòng xe. Theo tính toán, ảnh hưởng của % xe tải 
nặng thường được quy ra hệ số.
Dạng bề mặt đường
Bề mặt đường ảnh hưởng đến sự hình thành tiếng 
ồn do tác động qua lại cục bộ giữa lớp và mặt đường. 
Đối với mặt đường thô hoặc bằng bitum, cường độ ồn 
tăng 3dB so với mặt đường bê tông cũ hoặc so với mặt 
đường bằng asphalt. Đối với mặt đường nhẵn và có 
cấu trúc riêng hấp thụ âm thanh cao, cường độ ồn có 
thể giảm 2 - 3dB so với mặt đường tiêu chuẩn.
3.2. Sự lan truyền của tiếng ồn trong không gian
Nếu một nguồn âm điểm có công suất P(W) bức 
xạ sóng cầu, ở khoảng cách nguồn r(m) cường độ âm 
được tính:
Bài toán thường gặp là xác định độ chênh lệch mức 
âm tại các khoảng cách r1 (có mức âm L1) và r2 (có mức 
âm L2) với r2 > r1. 
Ta có:
Tại Việt Nam cùng với ô nhiễm nước, ô nhiễm 
không khí, ô nhiễm tiếng ồn là một trong những 
nguồn ô nhiễm có tác động mạnh tới cuộc sống người 
dân đô thị, nhất là những đô thị lớn, có các hoạt động 
công nghiệp và giao thông vận tải sôi động như TP. Hồ 
Chí Minh. Tuy nhiên cho đến nay việc nghiên cứu về 
tiếng ồn ở Việt Nam nói chung và TP. Hồ Chí Minh 
nói riêng chưa tương xứng với mức độ cần thiết phải 
có. Các nghiên cứu về tiếng ồn đã được tiến hành tại 
một số Trường Đại học và Viện nghiên cứu nhưng chủ 
yếu mới tập trung vào một số vấn đề đáng chú ý như : 
- Xây dựng bản đồ tiếng ồn và giải pháp giảm thiểu 
cho cảng hàng không quốc tế Đà Nẵng do Cục 
Hàng không Việt Nam, 2008 [9]. Bản đồ được xây 
dựng trên cơ sở mô hình lan truyền tiếng ồn theo 
khoảng cách do hoạt động cất hạ cánh của máy bay, 
thể hiện được giá trị mức ồn trong khu vực sân bay 
và vùng lân cận bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn máy bay.
- Khảo sát, đánh giá, xây dựng bản đồ ô nhiễm tiếng 
ồn do hoạt động giao thông tại các đoạn tuyến giao 
thông trọng yếu trong khu vực Hà Nội, 2014 [10]. 
Bản đồ tiếng ồn được xây dựng trên cơ sở mô hình 
lan truyền tiếng ồn theo khoảng cách, chưa tính 
đến lan truyền tiếng ồn qua vật cản (công trình 
nhà). Số liệu đầu vào là kết quả đo đạc hiện trạng 
tiếng ồn trên một số tuyến đường bộ trọng yếu của 
Hà Nội.
- Đề tài “Xây dựng bản đồ hiện trạng tiếng ồn tại 
TP. Hồ Chí Minh” [8], 2007, PGS-TS Nguyễn Đinh 
Tuấn chủ nhiệm, đã tiến hành đo đạc và thành lập 
bản đồ do ô nhiễm tiếng ồn tại TP. Hồ Chí Minh 
với 150 điểm quan trắc. Kết quả cho thấy, tiếng ồn 
trên nhiều tuyến đường TP. Hồ Chí Minh đều vượt 
mức cho phép nhiều lần.
Tuy nhiên tất cả các nghiên cứu trên chỉ dừng lại 
ở mức xây dựng bản đồ ô nhiễm tiếng ồn, chưa đưa 
ra được một công cụ phần mềm có khả năng áp dụng 
được cho nhiều tuyến đường, nhiều thời điểm khác 
nhau.
3. Mô hình toán mô phỏng ô nhiễm tiếng ồn do 
giao thông
3.1. Tiếng ồn dòng xe
Tiếng ồn dòng xe là tiếng ồn do tất cả các xe cùng 
chạy trên đường tạo ra. Sự hình thành tiếng ồn của 
dòng giao thông phụ thuộc chủ yếu vào dạng dòng xe, 
cường độ dòng xe, tốc độ dòng xe và phần trăm xe tải 
trong dòng xe, độ dốc của đường, dạng bề mặt đường. 
Các thông số ảnh hưởng trên xảy ra đồng thời và ảnh 
hưởng lẫn nhau.
Cường độ dòng xe Q
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017 89
Giả sử L1 > L2, nghĩa là I1 > I2. Chọn a (a < 1) là hệ 
số biểu thị độ chênh lệch giữa I1 và I2, khi đó I2 = a*I1. 
Mức âm tổng cộng tại điểm khảo sát là:
Trị số ∆L =L1 - L2: 
Trường hợp có nhiều mức âm khác nhau
Mức âm tổng cộng được xác định bằng cách cộng 
dồn theo sơ đồ sau:
4. Phần mềm mô phỏng ô nhiễm tiếng ồn 
do giao thông
Phần mềm mô phỏng ô nhiễm tiếng ồn do giao 
thông, CARNOISE, là công nghệ tích hợp mô hình 
hóa với các chức năng của GIS và hệ quản trị CSDL 
phục vụ quản lý dữ liệu, phân tích tổng hợp và xuất 
các báo cáo tự động. 5 nhóm chức năng cơ bản của 
CARNOISE bao gồm: 
a. Chức năng thao tác bản đồ GIS
CARNOISE hỗ trợ các công cụ cơ bản cho các thao 
tác trên các lớp bản đồ GIS: công cụ điều khiển bản 
đồ, công cụ hiển thị, công cụ vẽ, công cụ thao tác đối 
tượng bản đồ. 
b. Chức năng quản lý thông tin
CARNOISE quản lý thông tin thuộc tính của các 
lớp dữ liệu không gian và phi không gian theo cấu trúc 
bảng hàng và cột, cho phép tạo mới, chỉnh sửa, lưu kết 
quả và xuất bảng thông tin ra các định dạng file text, 
html hoặc file Excel. 
c. Chức năng quản lý số liệu
Số liệu đo đạc nhiều thời điểm, nhiều giai đoạn 
được CARNOISE quản lý chặt chẽ để phục vụ cho việc 
thống kê và xuất báo cáo nhanh chóng.
d. Chức năng mô hình hóa
Với nguồn âm đường (bức xạ sóng trụ), độ giảm 
cường độ âm từ khoảng cách r1 đến khoảng cách r2:
Ảnh hưởng của cây cối, thảm cỏ
Cây trồng ngoài tác dụng làm đẹp cảnh quan môi 
trường, còn tác dụng rất lớn ngăn cản và hấp thụ tiếng 
ồn. Độ giảm thiểu tiếng ồn phụ thuộc mật độ cây (kg/
m3) và chiều dày của hàng cây.
Ảnh hưởng do tường chắn và phản xạ tiếng ồn
Tường chắn có tác dụng ngăn cản bớt tiếng ồn khi 
điểm tính toán nằm trong vùng bóng. Sự lan truyền 
tiếng ồn qua tường chắn thể hiện trên sơ đồ sau:
▲Hình 1. Tường chắn và nhiễu xạ tiếng ồn
Tiếng ồn tại điểm tiếp nhận LA1 phía sau tường 
chắn gồm tiếng ồn nhiễu xạ b và phụ thuộc vào độ 
giảm tiếng ồn qua tường chắn.
LA1 = L - ∆LA
Trong đó: 
L là độ ồn suy giảm theo khoảng cách
∆LA là độ giảm tiếng ồn qua tường chắn.
Độ giảm cường độ ồn qua tường chắn được tính 
theo công thức sau:
∆LA = 7.7lg (257б + 5) (dBA)
Trong đó: б là hệ số nhiễu xạ, б = a + b + -c
3.3. Xác định mức âm tổng cộng của nhiều nguồn
Mức âm tại một điểm trong không gian có thể do 
nhiều nguồn âm truyền tới. Khi đó mức âm tại đểm 
khảo sát là mức âm tổng cộng của các mức âm thành 
phần (không xét đến sự lệch pha của các mức truyền 
tới).
Trường hợp có hai mức thành phần
Âm truyền tới điểm khảo sát gồm hai mức thành 
phần L1, L2 từ hai hướng khác nhau:
Chuyên đề I, tháng 4 năm 201790
4.2. Quy trình hoạt động của phần mềm
Các bước thực hiện một kịch bản bản mô phỏng ô 
nhiễm tiếng ồn như sau:
- Bước 1: Nhập thông tin đặc điểm của các tuyền 
đường;
- Bước 2: Nhập số liệu giao thông tại các tuyến 
đường, số lượng các loại phương tiện, vận tốc trung 
bình của dòng xe, và các thông số hiệu chỉnh khác;
- Bước 3: Hệ thống tự động xác định mức ồn trung 
bình của dòng xe gây ra tại các tuyến đường;
- Bước 4: Xây dựng lưới tính trên nền bản đồ số;
- Bước 5: Xác định giá trị ồn tại một điểm trên lưới 
tính;
- Bước 6: Sử dụng thuật toán nội suy, vẽ các đường 
đồng mức thể hiện mức độ ồn trên bản đồ số.
quả thống kê dưới dạng biểu đồ và dạng bảng để tạo ra 
các báo cáo phân tích đánh giá. Biểu đồ được thiết kế 
theo nhiều loại khác nhau cho tùy chọn. CARNOISE 
tạo sẵn các mẫu báo cáo kết quả chạy mô hình, cũng 
như các mẫu báo cáo thống kê số liệu để phục vụ cho 
công tác quản lý.
4.1. Giao diện phần mềm
Một số giao diện chính của màn hình
Từ các số liệu được lưu trữ quản lý trong phần 
mềm, người sử dụng có thể xây dựng các kịch bản mô 
phỏng khác nhau, sau đó tiến hành chạy các kịch bản 
mô phỏng này. Kết quả chạy kịch bản mô phỏng tiếng 
ồn sẽ được thể hiện trên nền bản đồ số dưới dạng các 
đường đồng mức khác nhau.
e. Chức năng thống kê báo cáo số liệu
Từ tập số liệu được lưu trữ, với các chức năng chọn 
lựa các tiêu chí thống kê, chương trình cho xem kết 
▲Hình 2. Giao diện chính của màn hình ▲Hình 3. Số liệu đo đạc lưu lượng xe
▲Hình 4. Xây dựng kịch bản mô phỏng
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Chuyên đề I, tháng 4 năm 2017 91
5. Kết luận
Nghiên cứu này đã xây dựng được một công cụ là 
phần mềm có khả năng mô phỏng ô nhiễm tiếng ồn 
được gây ra bởi hoạt động giao thông. Việc mô phỏng 
tiếng ồn gây ra do hoạt động giao thông được tính toán 
dựa trên số lượng xe lưu thông trên đoạn đường, cũng 
như vận tốc trung bình của dòng xe và phân loại các 
loại phương tiện có trong dòng xe. Sau đó dựa trên bảng 
tính nội suy để xác định mức độ ồn gây ra bởi dòng xe. 
Việc tính toán mức độ ồn tại một điểm trong không 
gian, dựa trên các công thức tính suy giảm cường độ 
ồn do khoảng cách không gian, do dãi cây xanh, vật 
chắn. Cường độ ồn tại một điểm trong không gian là 
kết quả tổng hợp được gây ra từ nhiều nguồn gây ồn 
khác nhau. Kết quả chạy thực nghiệm cho thấy các kết 
quả tính toán bằng phần mềm là phù hợp với các kết 
quả đo đạc lượng xe trên các tuyến đường nghiên cứu. 
Đây là một bộ phần mềm có tính mở rất cao và có 
khả năng áp dụng cho nhiều đoạn đường khác nhau, 
ở nhiều khu vực khác nhau, khi chúng ta thu thập đây 
đủ số liệu. Đây cũng là một bộ công cụ hữu ích trong 
việc giảng dạy các môn học liên quan tới ô nhiễm do 
tiếng ồn, hay mô hình hóa môi trường.
Tuy nhiên để cho phần mềm hoàn thiện hơn Cần 
nên tiến hành thêm nhiều nghiên cứu và đánh giá 
khác nhau, trong các điều kiện khác nhau, để bổ sung 
thêm các lý thuyết về các yếu tố ảnh hưởng đến việc 
lan truyền tiếng ồn trong không gian, từ đó hoàn thiện 
phần mềm để có được các kết quả chính xác hơn.
Hướng nghiên cứu tiếp theo, có thể ứng dụng các 
mô hình 3D, GIS 3D để mô phỏng việc lan truyền 
tiếng ồn trong không gian một cách chân thực hơn. 
Cũng như việc nghiên cứu phát triển phần mềm này 
trên Website cũng như Mobile App■
4.3. Kết quả mô phỏng cho một số kịch bản
Kịch bản 1: Với kết quả đo đạc lưu lượng xe từ 9h 
- 10h
Kịch bản 2: Với kết quả đo đạc lưu lượng xe từ 23h 
- 24h
▲Hình 5. Mức ồn do dòng xe gây ra
▲Hình 6. Bản đồ mô phỏng lan truyền tiếng ồn
▲Hình 7. Mức ồn do dòng xe gây ra
▲Hình 8. Bản đồ mô phỏng lan truyền tiếng ồn
Chuyên đề I, tháng 4 năm 201792
6. Xây dựng bản đồ hiện trạng tiếng ồn tại TP. Hồ Chí Minh, 
Nguyễn Đinh Tuấn, Viện Môi trường & Tài nguyên, 2007.
7. Xây dựng bản đồ tiếng ồn và giải pháp giảm thiểu cho 
cảng hàng không quốc tế Đà Nẵng, Nguyễn Thị Bạch Ngà, 
Bộ Giao thông vận tải - Cục HKDD VN, 2008
8. Xây dựng bản đồ ô nhiễm tiếng ồn do hoạt động giao 
thông đường bộ tại một số trục giao thông trọng yếu của 
Hà Nội, Phạm Tiến Sỹ, Luận văn thạc sỹ Khoa học môi 
trường, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2014
9 World Bank Technical Paper No. 376, Roads and the 
Environment: A Handbook, The World Bank Washington, 
D.C, 1997
10. U.S. Department of Transportation, Traffic Noise Model, 
2004.
GIS APPLICATION SOFTWARE SIMULATES NOISE POLLUTION DUE 
TO TRAFFIC
Cao Duy Trường
Ho Chi Minh City University of Natural Resources and Environment
ABSTRACT
Noise pollution is considered as one of the major hazards to human health, as dangerous as the other 
pollution types. Currently the issue of noise pollution, especially traffic noise is paid insignificant attention. 
There are few researches on this issue compared to other pollution problems such as air pollution, water 
source pollution. These studies mainly assess the noise pollution from experimental measurements, and then 
use GIS software to develop pollution maps. However, there are hardly any studies on spatial modeling of 
noise pollution as well as on development of specific softwares for this topic. This paper presents the results 
of the study on developing a software to simulate noise pollution due to traffic by using mathematical model 
and applying GIS technology. The results show that the software has the ability to simulate the noise caused 
by moving vehicles on the road. It also can simulate the noise intensity decline due to the impacts of different 
factors.
Keywords: Noise, simulation, GIS, environmental informatics, traffic. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Chống ô nhiễm không khí và tiếng ồn trong giao thông 
vận tải, Nguyễn Thị Minh, Tạp chí Giao thông vận tải, số 
9/1994. 
2. Tiếng ồn do ôtô gây ra, Bùi Văn Ga, Trần Văn Năm, 
Trần Thanh Hải Tùng, Trung tâm KHCN & Môi trường 
Quảng Nam Đà Nẵng, số 11/1995. 
3. Tiếng ồn giao thông tại TP. Hồ Chí Minh, Võ Hưng, Hồ 
Ngọc Lan, Phạm Bích Ngân, 1997. 
4. Nghiên cứu khảo sát tiếng ồn giao thông TP.Hồ Chí Minh 
và đề xuất phương pháp giảm ồn, Hồng Hải Vý, 1997. 
5. Âm học kiến trúc. Cơ sở lý thuyết và các giải pháp ứng 
dụng, Phạm Đức Nguyên, 2000.