Mapas georeferenciados de ruido espectral. Un caso de estudio
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1. veh culos pesados 4 mnibus Se puede programar f cilmente esta clase de contadores para cualquier dispositivo port til de c mputo tal como net book tablet pc o incluso tel fonos m viles En nuestro caso de estudio programamos el contador para emitir a un grabador digital H4 tonos de diferentes frecuencias seg n el tipo de categor a Luego se obtuvo por post procesamiento de los tonos grabados un vector con instantes y categor as de cada evento registrado que se puede asociar a las grabaciones obtenidas en campo Cabe agregar que se est desarrollando un dispositivo para detectar y registrar datos temporales y geogr ficos correspondientes a eventos discretos como los antes mencionados 2 3 Geo referenciando usando sistemas de informaci n geogr fica Los datos geo referenciados en Sistemas de Informaci n Geogr fico GIS pueden ser generalmente de dos tipos raster o datos vectoriales Los datos raster son dados como un archivo de imagen en el cual cada pixel representa una peque a superficie del espacio terrestre Los datos vectoriales pueden ser puntos l neas o superficies referenciadas a puntos descriptos en sistemas de referencias geogr ficos La infraestructura de datos espaciales IDE o SDI en ingl s se define como varios GIS institucionales alineados para dar soporte a m ltiples aplicaciones GIS y promover su uso por ej IDE Rosario IDE Santa Fe o IDERA en la Rep blica Argentina Genera2. S Accolti E Miechi P Contrastaci n de algoritmos de an lisis de espectro sonoro con un instrumento normalizado 1 s Jornadas Regionales de Ac stica AdAA Rosario Argentina A032 2009 Miyara F Miechi P Pasch V Cabanellas S Yanitelli M Accolti E Estabilizaci n del espectro del ruido de tr nsito VI Congreso Iberoamericano de Ac stica FIA2008 Bs As Argentina A033 2008 Miyara F Accolti E Pasch V Cabanellas S Yanitelli M Miechi P Marengo Rodriguez F Mignini E Suitability of a consumer digital recorder for use in acoustical measurements Proceedings of the 39th INTER NOISE congress Lisbon Portugal 933 2010 Schultz T Synthesis of social surveys on noise annoyance Journal of the Acoustic Society of America 64 2 377 405 1978 The MathWorks Inc Mapping Toolbox M User s Guide 2011 WG AEN European Environment Agency Working Group on the Assessment of Exposure to Noise Position paper Good Practice Guide for Strategic Noise Mapping and the Production of Associated Data on Noise Exposure 2006 WG AEN European Environment Agency Working Group on the Assessment of Exposure to Noise Position paper Presenting noise mapping information to the public 2008 Zwicker E Fastl H Psychoacoustics Facts and Models Springer Berlin 2007 Anexo A Laboratorio de Ac stica y Electroac stica es y C rdoba Tucum n a ES Q Y HN
3. atenuadas en comparaci n con componentes de frecuencias medias o altas por efectos f sicos como la atenuaci n del aire divergencia ac stica la atenuaci n de fachadas usadas frecuentemente barreras paredes y otros objetos en el camino de propagaci n del sonido Entonces no s lo en exteriores sino tambi n en interiores donde las personas pasan la mayor parte del tiempo las componentes de bajas frecuencias son de gran importancia A pesar que el sistema auditivo responde con menos amplitud en frecuencias y niveles bajos esto no es as niveles altos El problema bien conocido de la red de ponderaci n A es que subestima las frecuencias bajas dando una ventaja al nivel sonoro espectral sin ponderaciones Otra ventaja de los niveles espectrales es que si se usan como datos de entrada sabiendo las caracter sticas de la fachada y del ambiente interior permite hacer una buena estimaci n de los niveles interiores Sin embargo esto no se puede realizar a partir del L a en lugar de los niveles espectrales Presumiblemente el intervalo de confianza de las relaciones dosis respuesta se podr a reducir relacionando la respuesta de la gente con los niveles espectrales en interiores en lugar de hacerlo con el Lega M s a n urbanistas y profesionales involucrados en el planeamiento urbano pueden usar los mapas espectrales exteriores geo referenciados para determinar la aislaci n sonora adecuada de fachadas para nuevos proyectos a fin de obtener un
4. de frecuencias altas En el presente art culo se agrega otra posibilidad que es directamente mostrar los espectros de 1 3 de octava en puntos discretos de un solo mapa como los mostrados en el Anexo A Notar que en el Anexo A la escala es de 1 4000 por lo tanto la resoluci n de la grilla es de 50 metros ya que las capas correspondientes a la grilla de 100 metros y de 10 metros no son visibles 4 Conclusiones Los mapas de 1 1 resultan m s adecuados para la visualizaci n en comparaci n con los de 1 3 ya que permiten una primera evaluaci n en forma m s r pida que mapas de mayor detalle El mapa del Anexo A ofrece una visi n mucho m s r pida de la forma del espectro pero carece de detalles De todas formas el contar con una capa de datos ofrece la posibilidad de contar con muchos m s detalles bajo demanda para alg n punto en particular Una gran ventaja del trabajo con mapas espectrales es que el espectro en interiores puede ser calculado si se dispone de datos georeferenciados de las fachadas e interiores beneficiando a la planificaci n urbana para determinar las adecuadas caracter sticas ac sticas que deber an tener fachadas e interiores de los nuevos proyectos No ser a costoso evitar las desventajas del uso indiscriminado del Leq a para representar la situaci n ac stica ambiental en el caso de modelos conocidos de mapas que trabajan internamente con datos espectrales NORD2000 CNOSSOS EU pero que finalmente no son mostrad
5. nivel sonoro en interiores previamente establecido La determinaci n de la aislaci n sonora requerida no se puede hacer usando mapas basados en Leg a sin informaci n espectral previa El paradigma cl sico basado en la reducci n de ruido cuando se exceden ciertos l mites se est transformando paulatinamente en una aproximaci n m s hol stica llamada Paisaje Sonoro el cual contempla el trasfondo cultural asociado con las fuentes sonoras y su entorno tratando el sonido como un recurso en lugar de un desperdicio Brown 2011 Actualmente se est desarrollando una norma para la aproximaci n de Paisaje Sonoro ISO 12913 1 Algunos descriptores de inter s para la aproximaci n de Paisaje Sonoro tal como la Sonoridad ISO 532 1975 ANSI S3 4 2007 y la agudeza Sharpness Zwicker and Fastl 2007 se pueden determinar usando informaci n espectral y no usando el Leg A En resumen los niveles sonoros por bandas de frecuencia se pueden calcular f cilmente con m todos disponibles y se pueden presentar de esa forma sin perder la posibilidad de determinar el Ley a Estos espectros contemplan la energ a de bajas frecuencias predominantes en muchos casos y permiten el c lculo de niveles atenuados f sicamente o de caracter sticas de aislaci n sonora para materiales a fin de obtener un nivel sonoro determinado en un receptor de inter s Tambi n permiten la determinaci n de descriptores tal como la Sonoridad y la Agudeza de inter s para la apr
6. Reuni n Regional de Ac stica AUA 2011 Ciencias de la nu lt hiai Comunicaci n A Uruguaya de Acustica INGENIERIA CSIC 14 AVLITNAOVaA RRA 1109 Mapas georeferenciados de ruido espectral Un caso de estudio usando software libre de informaci n geogr fica Ernesto Accolti a b Federico Miyara ab Fernando A Marengo Rodriguez Pablo Miechit Ezequiel Migninitb Vivian Pasch0 Marta Yanitelli Susana Cabanellas b a Laboratorio de Ac stica y Electroac stica FCEIA Universidad Nacional de Rosario Argentina Riobamba 245 bis Rosario Argentina E mail fmiyaraOfceia unr edu ar b Grupo Ruido FAPUD Universidad Nacional de Rosario Argentina Riobamba 245 bis Rosario Argentina E mail myanitelOfceia unr edu ar Abstract Exposure response relationships have been widely studied using Lega measured outdoors Low frequencies predominate even indoors for some salient sources such as road traffic but are minimized by A weighting network The spread of exposure response relationships can be reduced by relating people response to the noise spectrum inside buildings instead of the outer Leq a The indoor spectrum for each building can be estimated from outdoor spectral maps if the data of fa ades and interior properties were also available Herein an outdoors georeferenced spectral map is developed using free software Resumen Las relaciones dosis respuesta han sido ampliamente estudiadas usa
7. acial para el rea de estudio Tambi n retorna el tipo de sistema de referencia en los metadatos asociados a fin de utilizar para reportar los otros datos en el mismo sistema EPSG 22185 2 3 2 Datos vectoriales y protocolo Shapefile El protocolo Shapefile se halla bien documentado y se compone por un conjunto de al menos tres archivos El propietario es la compa a ESRI ESRI 1998 pero permite la traducci n de datos provenientes de otras compa as y en la actualidad es una norma de facto entre los softwares y agentes GIS Este protocolo permite el almacenamiento de datos vectoriales En este caso de estudio las caracter sticas eran puntos y los atributos eran los niveles de bandas de tercios de octava Se us este protocolo v a Matlab Mapping Toolbox para componer los resultados asignando una referencia geogr fica a los niveles determinados Se compuso algunas capas geogr fica asociadas a los niveles espectrales usando una capa previa que contiene los puntos centrales de cada calle ver Accolti et al 2011 Cada una de las capas corresponde a distintos niveles de discretizaci n que luego en GvSIG se programan para ser mostrados en funci n de la escala geogr fica usada Para la escala 1 4000 se program una grilla de 50 metros que se deja de visualizar cuando la escala llega a 1 2000 donde se usa una grilla de 100 metros y para 1 8000 que se usa una grilla de 10 metros 2 3 3 Resoluci n para la presentaci n de resultado
8. ea gt o pul az Y 9 R s N 3 O E m Niveles en bandas de 1 3 de Octava Italia Corrient
9. espectivamente ISO 1996 1 2003 La correcci n para el per odo del d a 7 19 hs es O dB para la tarde 19 23 hs es 5 dB y para la noche 23 7 hs es 10 dB El Laen es el promedio energ tico ponderado de todos estos per odos corregidos Los m todos actuales disponibles y en desarrollo para el c lculo de los mapas de ruido usan informaci n espectral para describir las fuentes de ruido y tambi n los caminos de propagaci n FHWA TNM 2008 ISO 9613 2 1996 JRC Reference Report CNOSSOS 2010 Particularmente el m todo de c lculo CNOSSOS se encuentra en etapa de desarrollo en respuesta a la directiva europea 2002 49 EC y la directiva establece que los mapas deber an ser presentados en t rminos de descriptores Lea pero que la informaci n espectral usada para componer tal mapa siguiendo el modelo CNOSSOS no se puede recuperar del propio mapa de Lega Usando estos m todos de c lculo no ser a t cnicamente dif cil presentar los datos espectrales como salida relevante M s a n el mapa Ley a se puede componer en servidores de Sistemas de Informaci n Geogr ficos GIS o inclusive en los clientes si se dise an herramientas de software adecuadas usando datos espectrales geo referenciados como entrada a fin de presentarlos a la comunidad como se recomienda en WG AEN 2008 Los sonidos de bajas frecuencias son predominantes en las fuentes sonoras m s presentes en la mayor a de las ciudades es decir el ruido de tr nsito y son menos
10. lmente proveen un servidor y herramientas online que retornan datos Reuni n Regional de Ac stica AUA 2011 tiles en respuesta a consultas de clientes usando estas herramientas IDE u otras herramientas para clientes tales como el Matlab Mapping toolbox The MathWorks 2011 o el software GvSIG GvSIG 2010 2 3 1 Datos raster y servicio de mapeo web El servicio de mapeo web en ingl s Web Mapping Service o WMS es un protocolo est ndar definido por el Consorcio Geoespacial Abierto en ingl s Open Geospatial Consortium o OGC para comunicaci n GIS Este protocolo permite la gesti n de datos por capas por ej la capa 1 corresponde a las calles la capa 2 corresponde a las edificaciones usando datos de tipo raster El almacenamiento de los datos del vector se puede realizar en diferentes formatos de imagen tal como TIFF GIF PCX etc o bien mediante protocolos m s espec ficos tal como GeoTIFF ADRG ESRI grid etc Se utiliz el protocolo WMS mediante el software GvSIG para acceder a los datos de la capa de parcelas nombres de calles y direcci n de calle en la zona de estudio tal como se expone en el Anexo A Los datos tipo raster usados fueron provistos por el servidor de la IDE Rosario El proceso para obtener las im genes se llev a cabo con dos consultas La primera consulta fue enviada al servidor el cual retorn las capas disponibles En la segunda consulta se eligieron algunas capas y se defini una regi n esp
11. ndo el nivel de presi n sonora ponderado A Lea en exteriores Las componentes de frecuencias bajas son minimizadas por la red de filtrado A cuando en realidad son predominantes incluso en interiores El intervalo de confianza de las respuestas se podr a reducir relacion ndolas con niveles espectrales en interiores en lugar de hacerlo con Ley a en exteriores Los espectros en interiores se podr an estimar a partir de los espectros en exteriores si se dispusiera adem s de los datos de fachadas e interiores En este art culo se desarrolla un mapa georeferenciado de una parte de la ciudad de Rosario Argentina usando software libre Reuni n Regional de Ac stica AUA 2011 1 Introducci n Las relaciones dosis respuesta han sido ampliamente estudiadas usando el nivel de presi n sonora ponderado A L q a medido en exteriores en contraste con encuestas de campo Schultz 1978 Miedema 2007 M s a n actualmente el descriptor Leq a determinado para un a o entero en Europa y para un intervalo temporal no especificado de largo plazo en Buenos Aires se usa como herramienta de diagn stico para el desarrollo de planificaciones para reducir el ruido cuando es necesario mediante simples ajustes para la tarde y noche EU Directive 2002 49 EC 2002 Ley 1540 Bs As 2005 El Leq a corregido se llama nivel sonoro d a tarde noche Laen o nivel sonodo d a noche Lan cuando se contemplan ajustes para la tarde y noche o s lo para la noche r
12. onoro en conexi n con recolecci n de datos de flujo de tr nsito instant neo por cada categor a de veh culo usando recursos econ micos El m todo y las diversas t cnicas fueron presentados en otros art culos pero se presentan en este art culo en forma resumida a modo de que este sea autocontenido Este estudio piloto se llev a cabo dentro de la zona de estudio Con los datos registrados en formato de audio usando herramientas confiables y validadas de calibraci n y an lisis se obtuvieron los datos espectrales para cada punto de medici n Para ello se analizaron los niveles de bandas de tercios de octava para el ruido de tr nsito a fin de establecer el tiempo de estabilizaci n Miyara et al 2008 y con ello se defini un per odo m nimo de medici n Como resultado de estudio del citado art culo se fij para las mediciones en campo un per odo de medici n de quince minutos y luego del post procesamiento de datos se verific que cada banda de medici n se encontraba estabilizada El trabajo de campo se llev a cabo grabando el sonido captado por los micr fonos de dos son metros clase 1 conectados a sendos grabadores port tiles Los son metros fueron configurados para no ponderar las mediciones ponderaci n plana o Z Los micr fonos fueron situados a 1 5 metros de altura y 1 metro de distancia de la vereda en cada punto de medici n Se grab tambi n un tono puro de 1 kHz de 94 dB para tener una referencia de la se al ac s
13. os Simplemente se deber a generar una capa GIS con los datos espectrales antes de convertirlos en Ley a Luego trabajos futuros pueden incluir el dise ar herramientas para software GIS de uso libre que calculen un mapa de Leq a de sonoridad o de agudeza por ejemplo Reuni n Regional de Ac stica AUA 2011 Agradecimientos El primer autor es becario doctoral tipo II del Consejo Nacional de Investigaciones Coent ficas y T cnicas CONICET se agradece por l soporte Este trabajo fue financiado en parte por el proyecto PICT N 38109 de la Agencia Nacional de Promoci n Cient fica y Tecnol gica ANPCyT Referencias Accolti Ernesto Miyara Federico Herramientas para el estudio de la percepci n valoraci n y efectos en el ser humano en relaci n al contenido espectral y envolvente temporal del ruido 1as Jornadas Regionales de Ac stica AdAA Rosario Argentina A026 2009 Accolti E Miyara F Tools for studying noise effects based on spectral and temporal content Proceedings of the 39th INTER NOISE congress Lisbon Portugal Invited Paper 51 2010 Accolti E Miyara F Marengo Rodriguez F A Miechi P Mignini E Pasch V Cabanellas S Yanitelli M Georeferenced spectral maps An improved instrument for action planning on environmental noise mitigation Tecniac stica 2011 En prensa ANSI S3 4 2007 Procedure for the Computation of Loudness of Steady Sounds Bown Lex Acoustic Design of O
14. oximaci n de Paisaje Sonoro En este art culo se presenta un caso de estudio usando recursos econ micos para determinar los niveles espectrales y algunas t cnicas para incorporarlos en un Sistema de Informaci n Geogr fica Se exponen tambi n algunas alternativas para presentar estos tipos de datos usando software SIG de uso y c digo libres Reuni n Regional de Ac stica AUA 2011 2 Metodolog a 2 1 Sitio de estudio La ciudad de Rosario Argentina sigue un dise o urban stico hipod mico caracterizado por el trazado de sus calles en forma de grilla rectangular Se eligi como rea de estudio una zona con caracter sticas homog neas ver Anexo A El rea es de cuatro cuadras de cada lado y est delimitada por las calles Italia y Corrientes en la direcci n este oeste y las calles C rdoba y Tucum n en la direcci n sur norte El centro del rea de estudio posee las siguientes coordenadas 60 38 54 6 de longitud oeste y 32 56 22 7 de latitud sur El rea de estudio es residencial y posee algunos peque os comercios Las calles son todas asfaltadas y el tr nsito est controlado por sem foros en algunas de las intersecciones de calles El tr nsito est compuesto en primer t rmino por veh culos livianos y motocicletas y en segundo t rmino por mnibus y finalmente por camiones y veh culos pesados 2 2 Medici n Se desarroll un protocolo de medici n basado en el registro s
15. pectrales y conteo de veh culos expuestos en la metodolog a En la Figura 1 se muestra el resultado del an lisis espectral para un punto dado En todos los casos se verific que el nivel sonoro continuo equivalente sin ponderar fue el mismo usando el audio grabado que el medido usando el son metro http www opengeospatial org standards wms wWWW rosario gov ar sit10 alias ide index html Reuni n Regional de Ac stica AUA 2011 G octava 80 TR AAA O tercios de octava RR an OQ oa au O Nivel de presi n sonora dB h N 10 100 1 000 10 000 frecuencia Hz Figura 1 Espectro de bandas retornado para un punto localizado en la calle Presidente Roca A pesar que la palabra mapa se asocia mentalmente con una imagen la salida de los Mapas Espectrales Georeferenciados es simplemente la estructura de datos previamente procesados En esta secci n se presentan una salida gr fica pero la salida verdadera consiste en los datos estructurados en este caso siguiendo el protocolo Shapefile El resultado de este caso de estudio es el mapa espectral exterior de una parte de la ciudad de Rosario que admite m ltiples formas de ser visualizado e interpretado En el art culo Accolti et al 2011 se eval an distintas formas de presentaci n de resultados treinta y un mapas por bandas de 1 3 de octava nueve mapas por bandas de 1 1 octava o por tres mapas uno de frecuencias bajas uno de frecuencias medias y otro
16. s Se reportaron en mapas espectrales georeferenciados los valores de dos tipos de variables las relacionadas con el georeferenciamiento y las variables nivel de bandas de frecuencias Por supuesto que se debe discretizar estas variables y el tama o de intervalo usado en cada escala fijar su resoluci n En el caso del espacio los datos discretizados en unidades de distancia en este caso en metros pueden ser luego interpretados en unidades angulares por ejemplo en radianes para describir las coordenadas geogr ficas El Working Group en la Evaluaci n de Exposici n al Ruido de la Agencia de Medioambiente Europea Assessment of Exposure to Noise of the European Environment Agency recomienda una grilla com n de 10 m que puede ser modificada hasta llegar a 100 m para algunos casos de ruido de aeronaves en sentido contrario hasta 2 metros en casos donde las edificaciones se enfrentan entre s a trav s de rutas angostas WG AEN 2006 La versi n 1987 de la norma ISO 1996 2 presenta una definici n de colores asociada con una banda de 5 dB de Leg desde menos de 35 dB hasta 85 dB WG AEN 2008 A pesar que se suprimi la definici n de colores desde la versi n 2007 de ISO 1996 2 su utilizaci n actualmente se difunde y recomienda La escala de pasos de 5 dB es acorde a las recomendaciones de la directiva EU Directive 2002 49 EC 2002 3 Resultados Los resultados parciales incluyen el protocolo para recolecci n de datos es
17. tica y tambi n para calibrar las se ales grabadas Los grabadores fueron previamente evaluados para asegurar su idoneidad para ser empleados en mediciones ac sticas Miyara et al 2010 Se opt por medir solo un punto por cada calle porque los par metros relevantes es decir el flujo de tr nsito y su perfil se asumen constantes a trav s de la longitud de las calles La posici n de cada punto responde a una secuencia de n meros aleatorios con distribuci n uniforme entre 0 y 100 de la longitud de calle analizada Las caracter sticas asumidas del flujo de tr nsito y del perfil de la calle son adecuadas para los prop sitos de este estudio pero deber an ser revisadas para otras actividades tales como diagn stico y planes de acci n Luego para cada punto de medici n se calcularon los niveles en bandas de tercios de octava El m todo consiste en calcular para cada banda usando el algoritmo de la Transformada R pida de Fourier la energ a total de las l neas espectrales que se encuentran dentro de la banda de frecuencia de inter s Se utiliz un algoritmo de dise o propio previamente desarrollado y validado por comparaci n con un instrumento normalizado de clase 1 Miyara et al 2009 Accolti y Miyara 2009 y 2010 Se midi en cada punto el flujo de tr nsito instant neo usando un contador electr nico manual de dise o propio que permite contar cuatro categor as diferentes de veh culos 1 veh culos livianos 2 motocicletas 3
18. utdoor Space Axelsson Ed Designing Soundscape for Sustainable Urban Development Stockholm Sweden 13 16 2011 ESRI Environmental Systems Research Institute Inc Shapefile Technical Description 1998 EU Directive 2002 49 EC of the European parliament and the Council of 25 June 2002 relating to the assessment and management of environmental noise Official Journal of the European Communities L 189 12 2002 FHWA Federal Highway Administration Traffic Noise Model Department of transportation USA 2008 GvSIG Association GvSIG Desktop 1 11 Manual de usuario 2010 ISO 12913 1 Acoustics Soundscape Part 1 Concept evaluation and application Not published ISO 1996 1 2003 Acoustics Description measurement and assessment of environmental noise Part 1 Basic quantities and assessment procedures ISO 532 1975 Acoustics Method for calculating loudness level ISO 9613 2 1996 Acoustics Attenuation of sound during propagation outdoors Part 2 General method of calculation JRC Reference Report Common Noise Assessment Methods in EU Draft Version 2d 2010 Ley 1540 de la Ciudad Aut noma de Buenos Aires Control de la Contaminaci n Ac stica en la Ciudad Aut noma de Buenos Aires Bolet n Oficial 2111 2005 Miedema H Annoyance Caused by Environmental Noise Elements for Evidence Based Noise Policies Journal of Social Issues 63 1 41 57 2007 Miyara F Cabanellas M Pasch V Yanitelli
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