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1dB噪声 = 5个麦当劳巨无霸?

| 蒋力克

编辑 | 贰沐  子鱼

编者按:我们都知道,噪声会影响人的身心健康。除了对人的影响,在商业活动中,噪声也扮演重要角色。没人愿意住在铁路边,买房子或者住宾馆的时候,声环境都是必须考量的因素。下面就随着蒋博士,了解下如何给噪声定价。

 

1dB噪声 = 5个麦当劳巨无霸?

一. 为什么要知道交通噪声的价格

交通项目,大到机场建设,小到社区街道改造,其成果都会或多或少产生或积极或消极的噪声影响。当我们评估项目方案时,我们会想要知道这些影响的代价或收益是多少,以此去权衡项目产生的其他影响,比如通勤时间,出行安全,空气质量等,尽可能地优化项目整体的效益费用比(Benefit-Cost Ratio)。

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交通项目值不值得投钱,要考虑的因素很多。

图片来源:作者自绘

在其他一些情境下,比如降噪措施的成本效益分析,  对受新建道路产生的噪声影响的土地拥有者的赔偿计算,或是对一些交通设施和活动征收环境税的计算等等,我们都需要知道噪声增加/降低的代价/收益。

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2001年希思罗机场噪声影响。

图片来源:Hansell et al. (2013)

但是,在我们的实际生活中,交通噪声并不作为一种商品直接交易,不存在直接拿来可用的市场价格。那么,我们如何估算交通噪声的价格?现在比较主流的方法有三种:

1 显示偏好法(Revealed preference,RP )

2 叙述偏好法(Stated preference,SP)

3 影响途径法(Impact pathway approach,IPA)(IPA其实不应该被看作是和RP和SP并列关系的第三种方法,下文中会具体解释)

哪种方法最简单好用?哪种方法最靠谱?以及交通噪声的价格是多少?这三种方法得到的价格相差多吗?带着这些疑问,我们一一介绍这三种方法。

二. 显示偏好法(Revealed preference,RP )

在噪声估价研究中,所用到的显示偏好法主要是通过特征价格法(hedonic pricing,HP)去分析噪声对住房价格的影响,以此反映人们对降噪或宁静程度的支付意愿(willingness to pay,WTP)。简单来说,就是以住房价格为因变量,以包括噪声在内的环境属性,区位交通属性,社区属性,房屋结构属性等作为自变量做多元线性回归。

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房屋结构,社区,区位交通和环境是特征价格法中最主要的影响房价的四类属性。图片来源:作者自绘

HP的优点是它是基于真实市场行为的,而且在如今空间数据获取和分析都比较容易的情况下,HP还是比较省事儿的。但同时HP缺点也很多,比如它只反映特定人群(购房者)的WTP;它只反映噪声对居住场所的影响而不涉及工作学校公园等其他场所;它所得到的价格受案例地区各自的楼市特征影响大,普适性低;它所获得的价格可能也包含其他属性(如可达性,空气质量)对房价的影响,因为噪声和这些属性具有一定的相关性。

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噪声地图是HP噪声估价研究中计算住房噪声属性的主要数据来源。(图片来源:作者自绘;数据来源:England strategic noise mapping R2, OS MasterMap)

使用HP的噪声估价研究多如繁星。我没有做过统计,但一眼望去大多数都是用房价的自然对数作为因变量,因此得到的结果表示的是每1dB变化使房价增加/减少百分之多少(Noise Depreciation Index (NDI))。

比如我自己参与的一个以伦敦为案例的项目中得到的结果是:道路噪声每降低1dB,房价提高0.08%;铁路噪声每降低1dB,房价提高0.15%。这些NDI属于正常偏低,在我见过的研究中,从0到2.22%都有,但总的来说,道路噪声和机场噪声一般在0.4%-0.65%之间,铁路噪声的研究比较少,不好总结。用这个百分比乘以案例地区房价均值或其他合理有代表性的值,就可以估算每dB的价格了。这里要说明的是,不同研究中,用到的噪声单位可能是不同的,如   ,   ,   等。我这里都简单地用dB表示。

在这整个分析计算过程中其实有很多细节问题,这里就不详细展开了(因为我没有足够的信心展开……)。不过有一个问题我想提一下。大多数RP研究都只得到一个恒定的NDI,但实际上如果你的房子位于50dB的噪音带,你对降低1dB到49dB的WTP,会远远小于从75dB降低1dB到74dB的WTP。这一方面是因为dB值和声音‘大小’不是线性的关系,人的烦躁度和噪音‘高低’也不是线性关系;另一方面,即便是线性关系,你的WTP是受供求关系影响的,当噪音只有50dB时,宁静的供给是充足的,你对宁静或降噪的WTP就会比较低,反之就会比较高。这里大家可以联想一下寒号鸟的故事:白天暖和时,寒号鸟就懒得做窝了。

这个问题并不好处理,处理这个问题的研究也比较少,其中一个是基于1997年伯明翰房价的研究。简单来说,在这个研究中伯明翰楼市被分成几个次级市场(sub-market),各自做回归分析,得到一系列NDI,然后拟合出一条随dB上升而上升的NDI曲线。这项研究的成果是英格兰老版国标中噪声价格的基础依据。考虑物价收入等因素,经过一系列时间和空间上的转化后,英格兰2002年的交通噪声价格(£ per dB per household per year,每年每户每dB)为:

<45dB: £0;

45-50dB: £13.7;

50-55dB: £26.9; ……

75-80dB: £92.8;

>80dB: £98。

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麦当劳巨无霸过去20年在英国的价格。所以,每dB交通噪声大概值几个巨无霸?图片来源:www.vouchercloud.com/

三. 叙述偏好法(Stated preference,SP)

与显示偏好法不同,叙述偏好法是通过一些假设性的提问让人们自己直接表达WTP。在噪声估价研究中,最常用的两种方法是选择实验法(Choice Experiment, CE)和条件估值法(Contingent Valuation, CV)。举简单的例子来说,CE会给出一些选项让你选,比如A公寓月租3000元,噪音55dB,B公寓月租2700元,噪音60dB,等等;而CV会直接问你愿意为降噪5dB付多少钱,或是你愿意付100元吗?如果不愿意,上限是多少?等等;CE的结果用条件逻辑回归来分析,以选项作为因变量,包括噪音房租等在内的选项属性作为自变量。最后通过噪音和房租的系数比就可以估算WTP。如果想考虑年龄性别等对WTP的影响,可以把选择人属性加进去,用混合逻辑回归来分析。我对CV了解极其有限,就不提CV结果怎么分析了。

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往返京沪,你选择坐高铁还是坐飞机?这就是一个现实生活中的选择实验。图片来源:https://news.qq.com/zt2011/jinghugaotie/feijigaotie.htm

相对于显示偏好法,叙述偏好法的优点主要有:

1. 控制实验条件,保证自变量的值有足够多样的变化,避免自变量间的相关性等等;

2. 对于样本的选择有更多的控制;

3. 可以更精确地研究个体属性对WTP的影响。

当然叙述偏好法的劣势或者困难也很明显:

1. 很难准确又易懂地在问题中描述降噪情境;

2. 很多人会觉得噪声是别人产生的,不应该由他们出钱来降噪,所以WTP=0是常见的;

3. 支付手段的选择对结果会有较大影响,比如是房租,税费,还是一次性付款等,需要根据特定情境和实验人群做合理的选择;

4. 需要巨大的实验或问卷样本量,几百甚至几千,非常费时费钱,尤其在充满铜臭味的资本主义国家,找人做实验或填问卷真的非常非常贵。

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这里我想再具体说下如何描述降噪情境。我们做噪声或声景感知评价研究时,通常都会播放音频或视频给实验参与者听,但绝大多数CE和CV研究是在问卷上用文字表述噪声情境的(我觉得这跟多数相关研究人员是经济学背景而不是声学背景有一定关系吧)。这些研究在描述噪声变化时,一般不会直接说噪声变化多少dB,因为这种dB的变化大多数非专业人士没有很直观的概念,即便是我这种(伪)专业人士也很难准确脑补这种dB的变化。通常,他们会描述比如交通量的变化,噪声大小提高一倍(twice as loud),不再因噪声烦躁(not annoyed anymore)等等。当需要计算对每一dB变化的WTP时,这些非dB变化都可以换算成dB变化,比如由交通量可以非常直接地计算dB;噪声大小提高一倍可以看成是增加10dB;烦躁可以通过量效曲线(dose-response function)换算成dB(像这样通过量效曲线转换dB和烦躁,然后通过烦躁的价格得到噪声的价格,这在本质上和后面会讲到的影响途径法是一样的)。

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估计“噪声大小提高一倍”的后果其实比人多人以为的要严重吧?图片来源:https://courses.washington.edu

和RP研究一样,大多数SP研究都只得到一个单一的 WTP值,而且不同的研究得到的WTP值差别也很大。之前有一项欧盟研究选取了几个欧盟国家各自的针对道路噪音的研究,并把它们的WTP值统一换算成2001年的€ per dB per household per year,结果从€2到€99都有。取这些值的中位数,就得到了2001年欧盟道路噪声标准价格:€23.5 per dB per household per year,比同期的英格兰价格低一点。不过严格来说,这个值只适用于基础噪声在55-65dB范围内的情况,因为正如前文中提到过的,人的WTP是会随基础噪声高低而变化的。有一些SP研究得到了对应不同基础噪声或不同烦躁程度的WTP,不过这种研究数量有限,其中一个原因可能是增加基础噪声数会使实验设计所须要包含的情境数量成倍地增加吧。

四. 影响途径法(Impact pathway approach,IPA)

 

典型的影响途径法(IPA)简单来说,就是根据量效曲线(dose response function)将噪声分贝值传换成健康影响,睡眠影响等各种可能的影响,并计算这些影响的代价。现在已经有较多研究成果或比较被重视的影响包括烦躁(Annoyance), 睡眠影响(Sleep Disturbance), 高度紧张(Hypertension), 心血管疾病(Cardiovascular disease), 认知损伤(Cognitive impairment), 听力损伤及耳鸣(Hearing impairment and tinnitus), 工作效率(Productivity), 学习能力(Learning ability), 人体代谢影响(Metabolic outcomes)等等,整体的生活质量和精神健康(Quality of life, well-being and mental health)也可以单独算一种影响。

不过很多影响是相互关联甚至重叠的,比如睡眠不足会影响第二天的工作效率,高度紧张在生理指标上表现为高血压等心血管疾病等等。英格兰当前的国标用的就是IPA,不过只考虑3种影响:烦躁,睡眠影响和健康影响。其中健康影响包含三个子影响:心肌梗死,中风和痴呆症。接下来我们以英格兰当前国标中的烦躁为例来展示IPA如何将分贝值转换成价格。

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大约有1/4的欧洲人受到高于55dB的道路噪声的影响。根据估算,由环境噪声引起的高度紧张和心血管疾病每年在欧洲导致大约10000例过早死亡。图片来源:https://www.eea.europa.eu/

英格兰国标的基本思路是:

Value of annoyance = population exposed x proportion highly annoyed x disability weight x health value。

Population exposed可以通过噪声模拟或现场测量来获得,然后proportion highly annoyed就是通过量效曲线来计算。关于噪声-烦躁量效曲线的研究也是多如繁星。下图是一套非常著名的噪声-烦躁量效曲线。

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一套著名的噪声-烦躁量效曲线,出自Miedema, H.M. & Oudshoorn, C.G. (2001). Annoyance from transportation noise: relationships with exposure metrics DNL and DENL and their confidence intervals. Environ Health Perspect, 109(4): 409–416. (图片来源:Miedema & Oudshoorn (2001))

这里插一句,其实拿噪声-烦躁做回归方程的话,会发现噪声对烦躁的解释度非常低,甚至不到50%,因为一个人对噪声感到多烦躁跟一个人自身的特质以及所处的情境也有很大的关系。不过这里我们就不纠结这一点了,毕竟所有这种标准化的量化工作求的是符合普遍的大众的一般的情况。英格兰国标中具体的proportion highly annoyed的算法如下,出自欧盟一份2002年的意见书:

Road:

Air:

Rail:

接下来,disability weight的取值是0.02,这是从WHO欧洲办公室2011年的一份有关环境噪声与健康的规范中得来的。0.02表示的意思是高度烦躁使一个健康人的健康状况降低2%。最后是health value,取值是一个人一年的健康或健康的一年值6万英镑,来自2009年UCL的一份报告。

通过IPA,英格兰当前国标得到的噪声价格还是£ per dB per household per year的形式,不过非常精细,从45dB到81dB每一dB的提升都有一个特定的价格,而且道路铁路机场噪声各有一套自己的价格。比如道路噪声从55dB到56dB的代价是£51,从74dB到75dB的代价是£167。这些价格是2014年的价格,使用时需要进行物价收入转换。当然,这些虽然看着很完美,但IPA各个环节中的一些关键数值的取值还是有很大争议性和不确定性的。另外,现在英格兰国标只涉及三个影响,而每一个影响估价背后,都需要巨量或是长周期的研究,比如一些流行病学研究的支持,所以IPA是非常不容易的。

最后再回过头来说下,为什么我在开头说IPA不应该被看作是和RP和SP并列关系的第三种方法。其实SP和RP可以被看作是估算噪声烦躁影响价值的方法,而烦躁影响是IPA所包含的众多影响中的一种,而且IPA不是说一定得是“dB=>量效曲线=>价格”这种模式,像RP和部分SP直接“dB=>价格”也是可以的。但另一方面,很难说RP研究中房价只反映了人们对噪声烦躁影响的顾虑,而不涉及对睡眠影响等其他影响的顾虑,而SP研究中,对于得到的价值是只涉及到烦躁影响还是也涉及到其他影响,也得看具体的问卷设计了。因此,我认为把RP,SP和IPA看成并列关系的三种方法确实不完全正确,但也有一定道理。

五. 总结

基本上我们可以说RP,SP和IPA各有利弊,且都不是很靠谱,同一种方法得到的噪声价值差别都可能会很大,而且可以说,每一个噪声价值都是建立在一系列假设和简化之上的。所以文科生们也不用盲目崇拜这类量化评价方法。但并不是说现有的噪声估价方法就一无是处,毕竟完美的方法都是一步步探索优化出来的,而且,如何使用这些方法得到的数值来辅助决策,或避免因使用这些数值而做出错误的决策,是优秀的决策者应该具备的能力。

最后,认真看到这里且喜欢思考的朋友可能会发现,上面提到的噪声估价方法和结果都主要是针对居住场所的噪声影响,那学校医院公园等地方的噪声怎么估价?很遗憾,目前涉及这些场所的噪声价值研究极其有限,很难找到相对靠谱且具有一定普适性的值,更别提做meta analysis了。根据英格兰国标,对学校医院这种噪声敏感场所不能不管不顾,要具体案例具体分析,也可能做些定性的评估。其实不光是对人,噪声对其他动植物也是有影响的。所以,完善噪声估价体系依然任重道远。

1dB噪声 = 5个麦当劳巨无霸?

作者:蒋力克,利兹大学,主要从事城市交通与环境尤其是噪声相关的研究

封面来源:McDonald Facebook

主要参考文献:

Bristow, A.L., Wardman, M. &  Chintakayala, V.P.K. (2015). International meta-analysis of stated preference studies of transportation noise nuisance, Transportation, 42(1): 71-100.

Defra (2014). Environmental Noise: Valuing impacts on: sleep disturbance, annoyance, hypertension, productivity and quiet – A report informed by: IGCB(N). Defra, London.

Navrud, S. (2004). The economic value of noise within the European Union – A Review and Analysis of Studies. Acústica 2004, September 2004, Guimarães, Portugal.

Nellthorp, J., Bristow, A.L. & Day, B. (2007). Introducing willingness-to-pay for noise changes into transport appraisal: an application of benefit transfer. Transport Reviews, 27(3): 327-353.

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