现实中的声源种类繁多且复杂，无法一一对应，但可以根据特性简化处理，将声源分为点声源、线声源和面声源三类。由于声波在传播过程中会受到各方面的影响而产生衰减，有必要针对不同类型的衰减进行计算。户外声传播衰减主要有如下几类：几何发散(A_div)、大气吸收(A_atm)、屏障屏蔽(A_bar)以及其他方面造成的影响(A_misc)。

在噪声评价工作中，通常是根据噪声源处测得的声功率级来预测距离较远的测量点的噪声级。预测点的噪声级基本公式见公式（1）。

式（1）中，L(r)为参考点r处声压级，dB；L_w为声源处的声功率级，dB。

根据已获得的各噪声源的数据，计算噪声传播过程中的衰减量，可以得出各声源单独作用在一个预测点时产生的A声级（L_pAi），则各声源在预测点处产生的噪声影响值L_eq,a见式（2）^[7-8]。

式（2）中，T为预测计算的时间段，s；t_i为各声源持续发声的时间，s。

通过软件提供的绘图工具，使用者可以基于预测范围内的噪声数据和地形信息建立相应二维模型，软件计算后便能得出各个接收点的噪声等级。通过图形显示模块，还能将噪声的分布以矩阵图和三维模型的形式表达。

根据对软件的预期功能的设想，将软件功能通过4个模块来实现，分别是声学模型图元建立编辑模块、数据库的建立和维护模块、噪声计算模块和图形结果显示模块。

对于一项噪声预测工程及后续的分析工作，其能否正常进行都取决于声学模型是否正确的建立。通过该模块提供的功能，使用者可以在软件界面进行编辑，以预测区域的地形参数为基准建立相应的模型。而开展一个噪声预测工程首先应建立起相应的声学模型，综合考虑声源、障碍、地形和预测点等元素，以尽可能地模拟真实的噪声环境。

在软件中建立的各种图元必须有与之对应的参数才能参与实际的计算。声学模型的相关参数的输入、其与计算模块之间的数据交流以及各种声源、衰减模型的存储和提取都依赖于数据库的建立和维护模块。通过对其他主流软件的支持，使用者不仅可以直接导入声学模型或图像文件等数据，还可以自行建立声源数据，以便使用。

噪声计算模块是软件的核心部分，该模块的计算效率及由其得出的计算结果的精度决定了软件的使用价值。基于内置的算法，软件可以满足在复数个声源影响下的多个测试点处的声压值的计算，并且可以独立计算出单个声源所造成的影响。

图形结果显示模块包括对网格噪声分布图、数值截面噪声图以及3D图形的显示等功能。多形式的图形显示功能有利于丰富计算结果的显示，为使用者提供更直观的数据表达，便于对计算结果进一步分析。

在计算一个接收点的噪声水平时，采用等角度扫描法进行计算。首先以该接收点为中心以一定的角度对整个声学模型空间进行扫描搜索，如果存在点声源，则调用点声源的噪声计算公式计算该区域各个点声源对接收点的噪声贡献值L_i。

在扫描区域内如果存在线声源或面声源S，则以该扫描区域的两个边继续把它们划分为小段S_i，并检验划分后的线或面声源的最大尺寸是否满足小于声源到接收点距离的一半这一条件，不满足则以该段声源的中心位置继续对其进行划分，直到满足条件为止。，将划分后的声源片段S_i等效化为点声源。然后调用点声源的计算公式计算声源片段S_i对接收点各倍频程的噪声贡献值L_i (S)。扫描一周后把属于同一线或面声源S的所有的L_i(S)相加就得到该线或面声源对该接收点的直达噪声贡献值。

当扫描线与屏障交点不为零时，需要计算屏障衰减。屏障衰减计算见图1。

声音在传播过程中遭遇屏障时，通常要计算其绕过屏障的路径长度与到接收点直线距离的声程差，前者相对于后者有左右之分，判断方法如下：将所有屏障的点以折线形式头尾连接，首先可判断出第一个点P₀在扫描线的左侧，由于线段P₀P₁不与扫描线相交，判断出点P₁与点P₀同侧，P₁P₂与扫描线相交，判断出点P₂在点P₁的另一侧。

在确定各个屏障点的左右分布后，将同一侧的点分为一组，假设以P_i为起点，判断下一点P_i+1到扫描线的距离是否大于P_i到扫描线的距离，是则声路径经过该点，否则忽略这一点，由此可以确定声音传播的具体路径。当某一屏障与扫描线的延长线相交时，可以认为该侧屏障为无限长，只需计算另一侧的声传播路径。按此方法计算3个方向的路径长度d₁、d₂和d₃，再减去声源到接收点的直线距离，即可得到各方向的声程差。

由于大气温度在垂直方向上存在变化梯度，导致空气在各个高度的密度不相等，声音在不同高度上传播速度也不同。因此，在远距离传播情况下，可以将噪声的传播路径视为一个半径相当大的圆弧。由于这种特性，在噪声穿越一片植被时，因为植被高度有限，可以将实际产生阻碍的路径认定为路径曲线与植被区域相交的两部分，分别为靠近声源的一侧和靠近接收点的一侧。

软件流程设计合理，功能齐全，用户界面友好，操作方便，易于掌握使用。从声源定义、参数设定、模拟计算到结果表述构成一个完整的系统。软件的主要界面及功能区，见图2。

其特色主要有以下3点。

1）软件的计算方法考虑地面吸收、空气吸收、温度影响和风速以及地形的影响。

2）专业化的声源数据库和图库样本方便噪声传播模型的建立。

3）多形式的图形显示功能有利于为使用者提供更直观的数据表达，便于对计算结果进一步分析。

为演示本软件计算结果的精度，将其与DataKustik公司发行的Cadna/A软件进行简单对比。Cadna/A软件是一套基于ISO 9613-2：1996 《声学 户外声传播的衰减 第2部分：一般计算方法》的噪声预测软件^[1]，故选其作为对比软件具有很高的参考意义。

为测试软件的计算精度，建立简单的声学模型，见图3。

左侧为间距10 m并列排布的点声源（+），声音经过或不经过屏障、植被及地面吸收的影响传递到不同的接收点处。屏障高度为4 m，植被高度为3 m，地面吸收效应模拟水泥地，而声源和接收点的高度都为1.5 m，以模拟人耳的高度。

两款软件计算所得的结果，见表1。

表1可知，项目软件计算结果与Cadna/A软件计算结果之间的差值较小，具备一定的精度，能够满足一定程度的使用需求。

噪声分布图可以直观地体现预测区域内的噪声分布情况。通过建立相同的地形和衰减参数，得到两款软件的最终图形结果，见图4。

与Cadna/A软件对比可知，项目软件的图形色块差别较小，分布合理，直观性良好，具备一定的参考价值。

通过对户外噪声预测软件的研究开发，大大提高了国产自主软件在该专业领域取代国外软件的可能。本软件具有良好的实际应用价值，可以预想，其广泛应用能够带来可观的社会贡献和经济价值。