文献综述
为了及时准确地了解生态环境质量状况和变化原因，避免生态环境进一步恶化和调控生态资源保护措施，为正确认识、有效保护和科学管理生态环境提供依据，需要对生态环境进行长期定位监测。其中，声学监测手段可以作为已有手段的重要补充，能够为涵盖季节交替、人类活动、栖息地变迁以及气候变化等因素的大时间跨度生物多样性监测与生态研究提供一种有效便捷的方法，在共同构建更为全面和完善的生态监测系统的同时，还能记录下物种之间交流的信息，用于后续的行为生态学分析等相关研究工作，为珍稀物种保护提供科学依据。当前在开展基于生态声学监测数据的分析工作过程中，风雨声作为一种典型的地理声，对生物声的提取和分析结果会造成不利影响，因此开展风雨声特征分析，在此基础上的自动检测方法研究对于声学生态监测方法的进一步推广以及相关领域研究均具有重要的意义。
国家对噪声自动监测数据有效性规定，“单位小时内，气象条件 满足《声环境质量标准》(GB3096—2008) 中的相关规定(“测量应在无雨雪、无雷电天气，风速5m/s以下时进行”) ，则小时数据视为有效” [1]。说明环境噪声测量与天气状况密切相关，尤其是雨、风是影响噪声监测的主要气象因素[2]。
为研究降雨对不同声级的影响，文献[1-2]在北京市选取了居民小区内、 宾馆后院内、主干线首体南路(双向8车道)以及西三环主、辅路四类监测站点，共100多个自动监测站点进行监测，选取4个测点近5年夏半年(4—9月)降雨时段的小时等效声级及各测点同期无降雨时所有的小时等效声级。运用SPSS统计软件中的Kolmogorov-Smirnov统计量正态性检验法，对各测点有雨、无雨的小时Leq数据(以下分别称有雨样本和无雨样本)进行正态分布检验，结果表明降雨对噪声监测数据的影响非常显著[3，10]。为进一步找出影响噪声监测数据的小时雨量值及不同声级受雨噪声影响的雨量限值，该文将降雨量分为了7个等级，结果得出降雨量的强弱对不同声级有不同影响，不同级别的降雨的声谱特征也不相同[3，11]，因此降雨对噪声自动系统小时数据有效性审核判断条件归纳如下:（1）较昼间，雨量对夜间声级变化的贡献更大[12]；（2）雨量小于0.5mm/h时的降雨对监测数据做无效处理; 雨量大于0.5，5及10mm/h时分别对小时等效声级为55dB(A)以下、65dB(A)以下及75dB(A)以下的数据标记为有效。
为研究风速对噪声自动监测数据的影响，文献[3]中仿照对雨声的研究，选取位于北京市1类噪声功能区的某噪声自动监测站点进行监测[4]。本次研究积累了7个月数据，时间间隔设置为5分钟，主要用于风速监测，因此风速及对应的噪声数据的时间粒度为5分钟。为评价不同风速下噪声值的差别，将风速按不同大小，分别选取对应的自动监测5分钟的噪声值，并按昼、夜分别计算噪声均值，观察差值的变化规律[5]。用SPSS统计软件对不同风速区间的风速——声级进行相关性分析[6]。5分钟的噪声自动监测数据分析结果表明，风会对环境本底噪声产生影响，影响程度受风速大小及本底噪声值高低的双重制约，不可一概而论。总体而言，风小于1m/s时昼间、夜间噪声值受影响不显著或不受影响；从风速大于1m/s起，随着风速增加，对噪声值影响加大，在同一风速区间，夜间噪声值受影响程度要大于昼间；昼间风速大于2m/s、夜间风速大于1m/s时影响较明显。
目前国内外对雨噪声的研究基本集中在雨噪声对建筑声学及水下声学的影响，而对环境噪声的影响分析还是较少[1]。文献[2，6]中利用连续噪声自动监测系统小时数据和小时雨量、风速进行统计分析，研究结果将具有前瞻性意义[1，13]，但是未从频率的角度去分析风声雨声的声学特征，故接下来的工作可着重在不同风雨条件下的噪声谱特征[7]的研究，如文献[8]中依据雨声谱的不同特征,结合最小二乘法和非线性方法,分频段（无雨小雨中雨及大雨[9]）进行数据处理及分析。采用高斯混合模型(GMM)拟合连续声学监测数据分帧后的对数能量分布，选取高似然率的数据帧组成候选声音事件完成自动分段。在谱图域对相应片段采用Mel带通滤波器[14]组滤波处理，然后基于自回归模型(AＲ)分别建模各个子带输出的随时间变化的能量序列，得到能够描述不同强度风、雨声信号时频特性的参数化特征。最后利用支持向量机(SVM)分类器进行分类识别[15-17]。
本课题针对上述现状，拟基于课题组前期外场实地获取的野外生态声学监测数据，开展风雨声特征分析与研究，为后续工作奠定良好基础。
参考文献
[1]徐辉, 马俊文, 刘嘉林. 降雨影响噪声自动监测数据的有效性判定分析[J]. 环境监控与预警, 2013, 5(5):22-25.
[2] 徐辉, 马俊文. 降雨对噪声自动监测数据的影响分析[J]. 环境监控与预警, 2013, 5(1):36-38.
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