Nota Applicazione 16/02 NVW-Opz-03 Monitoraggio

NOTA APPLICAZIONE N° 16 / 02
SPECTRA s.r.l.
MONITORAGGIO RUMORE AEROPORTUALE
con “NOISE & VIBRATION WORKS” OPZIONE 3
ARMANI Alberto
Premessa
Questa nota di applicazione riporta una serie di considerazioni tratte da misure eseguite per soddisfare le richieste del
Decreto n. 267 del 31 Ottobre 1997 relativo alla “Metodologia di misura del rumore aeroportuale”.
La strumentazione di misura base, consiste in una unità trasportabile, dotata di fonometro Larson Davis LD824 con
microfono per esterni ed accumulatori sufficienti per una autonomia di 10 giorni.
Tutti i dati rilevati sono stati scaricati direttamente dalla memoria del fonometro ed elaborati mediante software
“NOISE & VIBRATION WORKS” versione 1.26B.
La scelta dei parametri di misura.
Poiché lo scopo della misura consisteva nella valutazione dell’impatto prodotto dal sorvolo aereo a margine di una zona aeroportuale
e nel contempo anche la stima dell’inquinamento da rumore ai fini di una possibile zonizzazione acustica, la scelta dei parametri di
misura ha preso in considerazione la possibilità di una indagine più approfondita considerando non solo il profilo storico del livello di
rumore, ma anche la sua distribuzione statistica ed il suo contenuto in frequenza.
A questo proposito, il fonometro LD824 è stato impostato nel modo SSA ‘Sound Spectrum Analysis’ con acquisizione di short LAeq
da 1 secondo, mentre ogni 10 minuti viene memorizzata anche una completa analisi statistica dei livelli globali ponderati (A), una
analisi in frequenza con spettri di Leq, Lmin e 6 LN spettripercentili definiti come L01, L05, L10, L50, L90, L95.
La scelta di utilizzare l’analisi statistica in frequenza si
rende necessaria per poter conoscere la variazione della
distribuzione spettrale sia su brevi istanti sia su lunghi
periodi, senza per questo richiedere una enorme quantità di
memoria e rendendo nel contempo immediatamente fruibili
le informazioni più utili per tipo genere di indagine.
Questa impostazione dei parametri da memorizzare occupa
non più di 280kByte per giorno di misura, rendendo molto
agevole (veloce) ogni tipo di trattamento dati dal loro
scarico su PC ad ogni forma di successiva elaborazione.
La località di misura.
La mappa riportata a fianco reca le tracce radar riferite ai
sorvoli che avvengono lungo 3 delle 5 rotte principali di
decollo verso nord; sono individuabili con i pallini di colore
rosso alcune delle 18 centraline di monitoraggio del rumore
appartenenti alla rete fissa della società di gestione della
struttura aeroportuale e tutte dotate di strumentazione
Larson Davis.
La nostra postazione di misura trasportabile (cerchio rosso),
è localizzabile in una posizione esterna alle zone A, B, C,
definite dal Decreto come ‘intorno aeroportuale’, in una area
dove pertanto è previsto un LVA inferiore ai 60 dB(A). Più
precisamente tale punto di misura è individuabile lungo la
rotta 310 Nord-Ovest a circa 6 km di distanza dal termine
della pista 35L. Si può osservare che tale postazione di
misura risulta essere spostata a sud rispetto alla rotta
principale, ma che a tale distanza dalle piste di decollo,
molte tracce indicano un abbandono prematuro della rotta
310 con relativa virata verso sud. L’immagine a fianco,
riporta anche il profilo delle tracce Radar di un intero mese
sulla rotta 310 e ben evidenzia la situazione presa in esame.
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Figura 0 Tracce Radar dei sorvoli sul territorio interessato ai rilievi
acustici.*
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Il profilo del livello di rumore nel tempo.
Il tipo di misura base per questo genere di rilievo è quello generalmente denominato “Time History” ovvero quello relativo al profilo
del livello di rumore pesato (A) nel tempo. Solitamente ci si limita ad una acquisizione continua di short-LAeq da 1 secondo,
quantunque si raccomandi una velocità di acquisizione almeno quattro volte più veloce quando si eseguono rilievi in prossimità delle
piste e comunque una contemporanea acquisizione dei livelli LAFmax dei singoli eventi per poter essere in linea con quanto richiesto
dal decreto del 31-10-97.
Nel nostro caso, riportiamo la time history di uno spezzone del rilievo eseguito con short-LAeq da 1 secondo relativo ad un periodo di
quattro giorni. Si ricorda che una delle prerogative del sistema di misura che impiega fonometri Larson Davis, consiste nella
possibilità di eseguire uno scarico dati dallo strumento al PC, senza interromperne la continuità di misura, ma resettando nel contempo
la memoria se questo fosse ritenuto necessario. Si ottiene in tal modo la flessibilità di poter scaricare dati dallo strumento per poterne
osservare una analisi preliminare, senza per questo fermare la misura o interromperne la continuità neppure per un secondo.
1 - Ferragosto2002-X Intv T.H. - Short Leq
90
dB
80
70
60
50
40
30
12 h 18
00
06
12
18
00
06
12
18
00
06
12
18
00
06
12
Figura 2. Profilo storico del livello di rumore come successione di short LAeq da 1 secondo su quattro giorni.
Sono ben riconoscibili i periodi diurni di intenso traffico ed i periodi notturni dalle 23:00 alle 06:00, quasi mai interessati da sorvoli. Il
grafico mostra anche una precisa struttura del rumore di fondo, ben correlato con il succedersi dei vari periodi della giornata.
Poiché le valutazioni richieste fanno riferimento alla distribuzione degli eventi sulle singole giornate di una intera settimana,
procediamo con il taglio preciso su un giorno tipo, inteso come periodo tra le ore 00:00 e le ore 24:00. La funzione di ‘taglio’ viene
eseguita dal software N&VW semplicemente mediante selezione con il cursore trascinato dal mouse, della sezione che si desidera
estrarre con la precisione dei secondi o dei decimi di secondo, quindi la semplice conferma con l’inserimento del nome del nuovo file
così generato, conclude l’operazione.
1 - Ferragosto-19-2002 - Short Leq
2 - Ferragosto-19-2002 - Short Leq - Running Leq
90
dB
80
23
2= 58.2 dB
70
60
50
40
30
00
h
02
04
06
08
10
12
14
16
18
20
22
Figura 3. Profilo del livello di rumore istantaneo ed integrato, su una giornata dalle ore 00:00 alle 23:59. LAeq totale = 58.2 dB
L’individuazione degli eventi da sorvolo aereo.
Come è possibile osservare dalla densità delle tracce in ampiezza riportate in figura 3, la risoluzione grafica non ci consente di poter
apprezzare il profilo associato ad ogni singolo sorvolo che è stato registrato. La possibilità di una veloce ispezione preliminare sul
profilo generato dai 86400 valori di LAeq catturati sulle 24 ore di una giornata, fornisce all’operatore una idea delle possibili sorgenti
sonore non riferibili ai sorvoli, che di certo potrebbero creare vari tipi di problematiche durante l’esecuzione della funzione di ricerca
automatica dei singoli eventi.
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Nel caso dei sistemi di monitoraggio fissi uno dei requisiti più importanti per garantire l’affidabilità dei dati, consiste proprio nella
ricerca di un luogo adatto per ogni singola centralina, dove le possibili sorgenti di interferenza siano ridotte al minimo.
Nel nostro caso va considerato che la località di misura è posta nei pressi di un area residenziale in zona boschiva e lontana dalla area
aeroportuale, con influenza quindi di numerose sorgenti sonore legate al tipo di ambiente ed all’attività dei residenti.
E’ sempre quindi raccomandabile una osservazione preliminare del succedersi degli eventi al fine di individuare la presenza di segnali
di disturbo ad elevato contenuto energetico quali possono essere riferibili a tagliaerba, tagliasiepe, motoseghe, sirene di allarme,
abbaiare di cani, suono di campane, canto di uccelli, grilli, pioggia, vento o altro di assimilabile.
1 - Ferragosto-19-2002 - Short Leq
90
dB
80
aereo
aereo
aereo
17:07
1= 78.4 dB
aereo
aereo
70
60
50
40
30
17:06
h:m
17:13
17:20
17:26
17:33
17:40
Figura 4. Profilo relativo a cinque sorvoli aerei, di cui uno parzialmente mascherato da un rumore di diverso genere.
Per questa ragione N&VW possiede più funzioni realizzate proprio per consentire di muovere agevolmente uno zoom grafico di
sufficiente risoluzione, come nell’esempio di figura 4, lungo l’intero profilo storico della misura allo scopo di individuare
velocemente la presenza di tali problematiche.
Ogni evento estraneo e quindi non riconducibile ad un sorvolo può essere mascherato con una semplice funzione di selezione eseguita
mediante trascinamento del mouse sulla zona del profilo storico dell’evento individuato.
L’esempio di figura 4 illustra bene il risultato di questa funzione dove un evento sorvolo è stato quasi completamente sommerso dal
rumore prodotto dal lavoro di un tagliasiepe ma tramite la funzione di mascheramento si è riusciti a far individuare anche tale evento
dal sistema automatico di ricerca. Diversamente il rumore del tagliasiepe avrebbe generato almeno 4 o 5 eventi sorvolo fasulli, in
quanto sia il livello di soglia preimpostato, sia la durata minima, quella massima e la minima distanza tra eventi non consentivano un
filtraggio sufficiente per evitare questa falsa identificazione; va
inoltre tenuto in considerazione che questo è uno dei più
semplici casi di interferenza e che le variabili sono tali da non
giustificare un algoritmo di ricerca più sofisticato.
Dopo aver condotto questa prima verifica, si può lanciare la
funzione di ricerca automatica degli eventi, avendo cura di
scegliere i parametri di ricerca in modo opportuno (figura 5).
Il livello di soglia dovrà essere tale da essere superato da ogni
evento sorvolo; nel caso specifico sono osservabili nel tracciato
storico anche eventi con livelli bassi ma relativi a rumore da
sorvoli su rotte più lontane. Il livello di durata minima
permette di individuare un evento in base alla sua durata ad di
sopra del livello di soglia impostato. Il livello di durata
massima, consente una selezione degli eventi in base alla loro
durata sopra il livello di soglia. La minima separazione tra
Figura 5. P arametri di impostazione per la ricerca automatica degli eventi.
eventi consente di individuare un evento quando è interessato
1 - Ferragosto-19-2002 - Short Leq
90
dB
80
ae
ae
70
ae
ae
ae
ae
ae ae ae
aae
eae
aeae
aeae
aeaeae
ae
ae
ae
ae aeaeae
ae ae
ae
aeae
ae
ae
ae
ae
aeae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae ae
ae
ae ae
ae aeaeae
ae
ae
ae
ae
ae
aeae
ae
a eaeae ae
ae ae
ae
aae
e
aeaeaeae
ae
aeae aeaeae
ae
ae
ae
ae
ae
ae ae ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
ae
aeaeae
aeae
ae
ae
ae
ae
ae aeae
ae
ae ae
ae
ae
60
50
40
30
00
h
02
04
06
08
10
12
14
16
18
20
22
Figura 6. Identificazione automatica dei sorvoli con etichettatura sul profilo degli short LAeq.
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da fluttuazioni di livello non correlate attorno al valore di soglia (abbaiare di cani sull’evento) oppure quando un evento è
caratterizzato da una coda che giunge con molto ritardo (rumore di ‘reverse’ dopo un atterraggio).
Eseguendo la funzione di ricerca automatica degli eventi con la seguente impostazione: Livello di soglia : 58 dB(A), durata minima :
12 secondi, durata massima 250 secondi e con la minima separazione tra eventi disattivata, si ottiene il risultato riportato nel grafico di
figura 6, dove ogni sorvolo viene etichettato con l’itentificativo ‘ae’. Contemporaneamente viene creato un nuovo file contenente tutti
i parametri relativi alla successione degli eventi individuati oltre ad una serie di dati relativi al calcolo dei parametri globali sull’intera
giornata.
Il nuovo file contenete i risultati prodotti dalla ricerca automatica ed i corrispondenti parametri globali, possono di nuovo essere
visualizzati sia in forma grafica che tabellare utilizzando uno dei numerosi esempi contenuti nella biblioteca grafica di N&VW. La
modalità grafica utilizzata evidenzia la successione dei singoli eventi con dei pallini azzurri in relazione ai valori di LAeq e con dei
pallini rossi per il corrispondente valore di SEL. La posizione del cursore alle 00:52 di notte indica un sorvolo con 70.3 dB(A) di
livello equivalente ed un SEL pari a 87.3 dB(A)
Valutazione Eventi
Eventi - Leq
Valutazione Eventi
Eventi - SEL
100
00:52
70.3 dB(A)
87.3 dB(A)
dB
90
80
70
60
50
00:00 h.m. 02:00
04:00
06:00
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
20:00
22:00
00:00
Figura 7. Sequenza storica dei singoli eventi come LAeq e corrispondente SEL oltre ai valori di valutazione giornaliera globale
ValutazioneEventi
Time
Duration
Durata(-10)
Contatore
Leq
Leq(-10)
SEL
SEL(-10)
LMax
Simmetria L10-L90
19/08/0200:14:55
33
53
1
60.2
59.2
75.4
76.4
64.6
48.5
4.9
19/08/0200:33:05
66
31
2
66.7
69.5
84.9
84.4
73.7
28.8
14.2
19/08/0200:52:45
50
25
3
70.3
72.9
87.3
86.9
75.9
42
16.6
19/08/0203:19:24
27
419
4
58.2
52.6
72.5
78.8
58.8
40.7
1.3
19/08/0207:01:11
32
56
5
60.2
58.7
75.3
76.2
62.3
37.5
4.5
19/08/0207:26:50
50
24
6
70.3
73.1
87.3
86.9
76.2
40
16.9
19/08/0207:50:39
35
58
7
59.8
58.5
75.2
76.1
62.1
60
3.4
19/08/0207:53:22
32
39
8
61.4
60.8
76.4
76.7
64.1
50
7.2
19/08/0208:41:37
47
40
9
65
65.6
81.8
81.6
69.5
59.6
8.6
19/08/0209:07:06
43
41
10
63.3
63.4
79.6
79.6
68.1
46.5
8.2
Tabella 1. Esempio di tabella numerica di alcuni dei valori calcolati per i primi 10 eventi della giornata di misura di riferimento.
Il livello di valutazione del rumore aeroportuale (LVA )
Tra i parametri globali giornalieri di valutazione del rumore da sorvolo aereo, troviamo LVA ovvero il livello di valutazione del
rumore aeroportuale come richiesto dal Decreto n. 267 del 31 Ottobre 199. Questo valore viene ricavato dalla determinazione del
SEL calcolato a –10 dB dall’LAFmax di ogni singolo sorvolo, secondo la relazione riportata a seguito, quindi la somma dei SEL
relativi al periodo diurno e notturno viene normalizzata mediante divisione con 61200 secondi (-47.86dB pari a 10 log 17 ore) per
ottenere l’ LVA diurno e di 25200 (-44.0 pari a 10 log 7 ore) per quello notturno a cui vengono sommati +10 dB di penalizzazione ed
infine si somma l’ LVAd diurno con l’ LVAn notturno ottenendo LVA giornaliero.
SEL
i
 1
= 10 log 
 T 0
t2
∫
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p0 2
t1
LVAd
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p A , i 2 (t )
 
T 
dt  =  L Aeq , Ti + 10 log i  dB ( A )
T0 
 
1
= 10 log 
 Td
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Nd
∑10
SELi / 10
i =1
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
 dB( A)

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Tutte queste operazioni sono eseguite da N&VW in modo simultaneo alla funzione di ricerca degli eventi e quindi immediatamente
disponibili all’atto dell’esecuzione di tale funzione.
Lva : 57.2 dB
LvaDay : 57.8 dB
LvaNight : 55.4 dB
LAeqTot : 58.1 dB
LAeqEvent : 68.5 dB
LAeqNoEvent : 52.5 dB
N.Eventi : 122.0
N.EvDay : 118.0
N.EvNight : 4.0
SELeventi : 107.4 dB
SELev-10 : 105.8 dB
LDN : 60.9 dB
Tra i dati riportati nella tabella sovrastante sono riportati i valori di LVA globale, diurno e notturno relativi al calcolo eseguito
sull’intera giornata caratterizzata dalla successione degli eventi riportati nel grafico di figura 7. Si osserva che LVA globale pari a
57.2 dB è prevalentemente dovuto ai 118 eventi rilevati nel periodo diurno (LVA = 57.8dB dalle 06:00 alle 23:00) mentre i soli 4
sorvoli notturni hanno determinato un LVA notturno di 55.4 dB.
La differenza tra LVA globale di 57.2 dB ed il livello equivalente totale di 58.1 dB, indica che in assenza di importanti sorvoli
notturni, esistono comunque nel rumore ambientale sorgenti sonore specifiche importanti non riferibili all’attività aeroportuale. La
differenza tra LVA di 57.2 dB e LDN (Level Day & Night) di 60.9 dB è attribuibile solo al diverso peso dato ai sorvoli che
avvengono dalle 22:00 alle 23:00 nel calcolo dell’LDN; nella pratica LVA ed LDN sono metodi identici di valutazione eccezion fatta
per l’ora compresa tra le 22 e 23 nella definizione del periodo diurno e notturno.
La differenza tra SEL-eventi pari a 107.4 dB ed il SEL_ev-10dB pari a 105.8 dB consiste nella determinazione in secondi della durata
dell’evento per il calcolo del SEL a partire dai –10 dB dal suo valore massimo, diversamente dal SEL-eventi calcolato sulla durata in
secondi di superamento del livello di soglia utilizzato per il riconoscimento dell’evento.
Sorgenti di errore nel calcolo del SEL.
Sebbene il processo di calcolo dell’LVA possa
1 - Ferragosto-19-2002 - Short Leq
sembrare banale, occorre considerare che sono
invece numerose le possibili situazioni critiche ai fini
SEL = 72.9 dB
LAFmax= 58.8 dB
di una elaborazione corretta e che anche un errore
60
sulla valutazione del SEL di un singolo evento può
SEL = 75.0 dB
dimostrarsi importante sul valore di LVA globale.
La situazione emblematica più ricorrente è data da un
-10 dB
SEL = 78.8 dB
dB
evento di livello basso o da un evento sovrapposto ad
un rumore di fondo che si è alzato in modo
importante; questa situazione può creare dei conflitti
con il criterio di ricerca dell’evento, in quanto
50
potrebbero essere soddisfatti i vari parametri di
ricerca, ma quell’evento così individuato poterebbe
non avere un livello massimo che sia di almeno 10
dB superiore al rumore di fondo. In tali condizioni,
03:13:20 h:m:s 03:16:40
03:20:00
03:23:20
03:26:40
l’evento viene riconosciuto, il valore di LAeq
correttamente valutato, ma poiché la determinazione
Figura 8. Sovrastima del SEL a -10 dB per scarsa dinamica.
della durata di quell’evento a –10 dB sarà di difficile
valutazione e comunque molto maggiore della durata
reale, ne conseguirà che quando verrà calcolato il SEL di questo evento, risulterà un valore sovrastimato anche di vari dB.
Nel software N&VW sono stati inseriti vari tipi di filtri e trappole per aggirare questi problemi. Nella tabella numerica degli eventi
(figura 7) viene riportato per l’evento n. 4 a titolo di esempio, un risultato che evidenzia quanto detto e mostra una durata sopra il
livello di soglia di identificazione pari a 27 secondi, con invece una durata a –10 dB dal valore massimo di ben 419 secondi, che fa
salire il SEL valutato nel primo caso a 72.5 dB fino ai 78.8 per il SEL a –10dB, con una sovrastima di ben 6.3 dB. Nella figura 8 viene
riportato questo esempio con il suo profilo temporale in cui si può notare come i valori a –10 dB dal livello massimo, siano annegati
nel rumore di fondo ed individuati a discreta distanza dall’evento medesimo.
Esiste anche il caso contrario a quello descritto, dove il
Evento a -10 dB - Time History
SEL può essere invece sottostimato; questa situazione
è conseguenza di una errata richiesta da parte del
LAFmax = 69.9 dB
Decreto nell’individuazione del livello massimo
70
SEL = 73.6 dB
dell’evento a –10 dB, a cui fare riferimento per
-10 dB
dB
definire la durata in secondi per il calcolo del SEL. Il
riferimento al livello massimo viene richiesto come
60
SEL = 78.9 dB
LAFmax ovvero come livello massimo in costante
‘FAST’ e non in costante ‘SLOW’ come sarebbe stato
più logico aspettarsi per i sorvoli non di tipo militare.
50
Questo fatto comporta che soprattutto in estate e nelle
ore più calde della giornata, i profili dei sorvoli si
mostrano molto tormentati e possono evidenziare
40
fluttuazioni in costante ‘FAST’ maggiori dei 10 dB
entro durate di pochi secondi. Il calcolo del SEL di un
30
evento di questo tipo potrà quindi avere un valore
15:19:59
h:m:s
15:21:39
15:23:19 normalizzato a –10 dB dal massimo in Fast da 2 a 5 dB
inferiore al corrispondente SEL calcolato con la durata
Figura 9. Sottostima del SEL a -10 dB a causa delle fluttuazioni di livello.
in secondi definita dal tempo di superamento del
livello della soglia di identificazione.
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Nella figura 9 troviamo la descrizione di un evento caratterizzato da una rilevante fluttuazione dei livelli istantanei associata alle
turbolenze dell’aria create nelle ore calde della giornata (ore 15:20 del mese di Agosto). Occorre rilevare che l’esempio riportato è
relativo come abbiamo già accennato, ad una successione di short LAeq da 1 secondo e non del profilo in costante ‘Fast’ che avrebbe
evidenziato picchi e valli con differenze ancora più accentuate. La sottostima del SEL derivante da una applicazione diretta del
criterio richiesto dal Decreto è dimostrabile anche in queste condizioni con differenze dell’ordine dei 5 dB.
In ogni caso sarà sempre opportuno prestare attenzione a queste possibili sorgenti di errore nella valutazione del SEL di ogni evento,
soprattutto quando si è lontani dall’area aeroportuale o lontani dalle direttrici delle rotte principali, quando il livello del rumore di
fondo è soggetto a variazioni importanti ed in caso di pioggia. L’uso dell’LAFmax per la definizione del livello massimo da cui
calcolare la durata a –10 dB per la determinazione del SEL e sempre vivamente sconsigliato.
Ferragosto2002-Fast Intv T.H. (08/25/02 08:37:42) - Time History
(Ricamp.)Ferragosto2002-Fast Intv T.H. (08/25/02 08:37:42) - Time History
La funzione di ricampionamento del
software N&VW.
75
Nel software ‘Noise & Vibration Works’
dB
che ha principalmente la funzione di
organizzare la reportistica dei dati
65
misurati, sono anche comprese numerose
funzioni di postelaborazione, quali quella
55
definita ‘Ricampionamento nel tempo’
utile proprio per affrontare casi analoghi a
quello descritto in precedenza ovvero
45
quello relativo ad un profilo dei livelli
istantanei rilevati con costante Fast e
caratterizzato da rilevanti fluttuazioni.
35
In figura 10 è possibile osservare la
13:25:02
h:m:s
13:26:22
13:27:42
traccia blue corrispondente all’LAF
campionato 8 volte al secondo, con
Fig. 00 Profilo temporale in LAF ricampionato con media mobile di ampiezza pari a 2 secondi
fluttuazioni superiori anche ai 13 dB e
sovrapposta la corrispondente traccia rossa relativa al risultato operato dalla funzione di ricampionamento, eseguita in questo caso
mediante una semplice media mobile con ampiezza pari a 2 secondi. Il risultato di questa operazione consente una facile risoluzione
del problema descritto ed i valori di LAeq e SEL dei singoli eventi non avranno più il rischio di essere sottostimati ne di subire altro
tipo di alterazioni, ad eccezione ovviamente del valore massimo in costante Fast, ricavabile se fosse necessario dai dati originali pur
sempre disponibili. Tutte le funzioni di postelaborazione di ‘N&VW’ non alterano la misura originale, ma ne producono sempre una
nuova copia elaborata.
Il rumore aeroportuale sulla settimana di misura tipo.
Il Decreto n. 267 del 31 Ottobre 1997 relativo alla “Metodologia di misura del rumore aeroportuale” chiede che i rilievi siano eseguiti
su di un periodo pari a 21 giorni ovvero tre settimane distribuite a scelta nei periodi di : 1° ottobre - 31 gennaio, 1° febbraio - 31
maggio e 1° giugno - 30 settembre. La settimana di osservazione all'interno di ogni periodo, deve essere quella a maggior numero di
movimenti. La misura del rumore, durante ciascuna settimana di osservazione, dovrà essere effettuata di continuo nel tempo.
Nel caso in esame, i sette giorni di misura sono stati scelti nel periodo di metà Agosto ed il risultato come profilo storico degli short
LAeq da 1 secondo, viene riportato nel grafico di figura 10, unitamente ai valori di LAeq e di L95 relativi al periodo diurno 06:00 –
22:00 ed al periodo notturno 22:00 – 06:00. Nel grafico i valori di short LAeq sono sovrapposti con i valori di LAeq e L95 giorno /
notte riportati a barre allo scopo di poterne facilmente osservare la struttura giornaliera.
Il profilo storico degli short LAeq mostra la concentrazione dei sorvoli con prevalenza nel periodo diurno e questo trova conferma in
un LAeq diurno mediamente 5-6 dB superiore a quello notturno; si osserva viceversa che il percentile L95 del periodo notturno risulta
Settimana_Ferragosto - Time History - Short Leq
Intervalli Giorno/Notte - Settimana_Ferragosto - Intervals - Leq
Intervalli Giorno/Notte - Settimana_Ferragosto - Intervals - L95
90
dB
80
70
60
50
40
30
17
giorno
18
19
20
21
22
23
24
Figura 11. Profilo storico degli short LAeq da 1 secondo sull'intera settimana di misura oltre all'LAeq ed all'L95 giorno / notte.
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essere di circa 10 dB superiore al corrispondente valore diurno come ad indicare che il rumore di fondo locale è molto maggiore di
notte che di giorno.
Su questi dati settimanali di short LAeq da 1 secondo vengono individuati tramite il software ‘N&VW’ gli eventi sonori prodotti dai
vari sorvoli aerei tramite la funzione già descritta in precedenza, con la differenza che ora i valori globali saranno automaticamente
calcolati sull’intera settimana di riferimento.
E’ doveroso osservare che una settimana di LAeq da 1 secondo corrisponde a 604.800 valori (1 giorno=86.400s x 7giorni) e che tali
valori sebbene possano essere esportati facilmente da N&VW verso qualunque foglio elettronico tipo Excel, mediante funzione di
copie ed incolla, trovano un limite invalicabile nel fatto che questi programmi hanno in genere una limitazione per 256 colonne e
65.536 righe, costringendo l’operatore che ne volesse sfruttare le funzioni a lunghe operazioni di taglia e cuci.
Nel grafico di figura 11 troviamo i valori di LAeq e corrispondenti SEL, riportati con due sequenze di pallini blue e rossi collegati
evento per evento, per ogni sorvolo identificato nella intera settimana di misura. La modalità grafica con cui sono rappresentati questi
parametri, è stata scelta per evidenziare la presenza di singoli eventi con una differenza SEL-LAeq molto diversa da quella mostrata
dalla media dei valori rilevati, indicando così una possibile anomalia sul calcolo dell’evento identificato o nella scelta dei parametri di
ricerca. Il software ‘N&VW’ esegue anche una completa analisi statistica sui profili storici di ogni singolo evento identificato,
rendendo disponibili anche questi valori per migliorare le funzioni di ricerca. Nella tabella numerica (tabella 1) degli eventi, seguente
alla figura 7, è possibile osservare l’inserimento del valore L10-L90 quale indicatore sensibile della presenza di un rumore di fondo
troppo elevato per una corretta valutazione di quell’evento.
Prima della funzione di identificazione degli eventi, sono stati mascherati cinque diversi periodi del profilo storico settimanale in
quanto due erano coinvolti dal rumore di un tagliasiepe (come mostrato in precedenza) ed altri tre periodi si riferivano a brevi
momenti di pioggia intensa con relativo eccessivo incremento del rumore di fondo.
Eventi-Settimanali
Eventi - Leq
Eventi-Settimanali
Eventi - SEL
100
21 08
LAeq: 76.1 dB(A)
SEL: 93.5 dB(A)
dB
90
80
70
60
50
17 00
giorno
18 00
Lva : 55.8 dB
LvaDay : 56.4 dB
LvaNight : 53.8 dB
19 00
20 00
LAeqTot : 56.7 dB
LAeqEvent : 69.7 dB
LAeqNoEvent : 51.2 dB
21 00
22 00
N.Eventi : 587.0
N.EvDay : 583.0
N.EvNight : 4.0
23 00
24 00
SELeventi : 114.5 dB
SELev-10 : 112.9 dB
LDN : 60.2 dB
Figura 12. Individuazione degli LAeq e SEL per ogni evento da sorvolo sull'intera settimana di misura. Calcolo dei parametri LVA globali settimanali.
Nel grafico si osserva con evidenza la prevalente concentrazione dei sorvoli nei periodi diurni ad eccezione dei 4 sorvoli della
giornata gia esaminata in precedenza. Il valore dell’LVA sull’intera settimana risulta sceso a 55.8 dB a fronte di un totale di 587
sorvoli identificati; anche LAeq totale mostra una riduzione dai 58.2 dB(A) rilevati della singola giornata presa ad esempio ai 56.7
dB(A) rilevati sulla settimana. Interessante invece la considerazione sull’ LDN che si riduce di soli 0.7 dB passando da 60.9 dB a 60.2
dB, confermando la rilevante influenza dei sorvoli compresi tra le ore 22:00 e le ore 23:00 considerate notturne per l’LDN e diurne
per l’LVA. Considerando che il valore dell’LDN
Landing_A-C Intv T.H. Landing_A-C Intv T.H.
Take-off_A-C Intv T.H.
Take-off_A-C Intv T.H.
risulta essere accettato in ambito europeo come
Time History - Max (C Slow)
Time History - Max (A Slow)
Time History - Max (C Slow)
Time History - Max (A Slow)
indicatore del disturbo aeroportuale, un valore
90
90
superiore ai 60 dB porrebbe l’area esaminata in zona
specificamente interessata dal rumore aeroportuale, dB
dB
mentre la scelta dell’indicatore LVA ne esclude ogni
80
80
pertinenza essendo molto inferiore ai 60 dB LVA.
A titolo puramente informativo vengono riportati nei
70
due grafici di figura 13 i profili corrispondenti ad un
70
decollo ed un atterraggio, per mostrare un altro aspetto
solitamente trascurato ma importante ai fini della
60
60
comprensione di una delle possibili discrepanze tra
Decollo
Atterraggio
C-A >15 dB
C-A
=
5
dB
rilievi acustici e reazione della popolazione esposta. Le
tracce rappresentate si riferiscono a profili di sorvoli
50
50
pesati in (A) e contemporaneamente in (C). La
0 s 5
10
15
20
25
0 s 10
20
30
40
50
60
differenza tra le due tracce dimostra una rilevante
presenza di basse frequenze. La coda dei due profili
Figura 13 Confronto Profili in dB(A) e dB(C) tra atterraggi e decolli.
mostra poi una decisa differenziazione tra il rumore in
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fase di atterraggio e quello di decollo dove le differenze sono anche superiori ai 15 dB. Sarà quindi scontato attendersi una più decisa
protesta da chi è esposto a rumore di decollo rispetto a quello di atterraggio a parità di livello di rumore pesato (A).
Il rumore ambientale.
Ritornando a quanto osservato a proposito del commento sul profilo temporale degli LAeq, riportato in figura 11, vediamo di ricavare
altri elementi che possano dare maggiori indicazioni sul rilevante innalzamento del rumore di fondo riscontrato durante il periodo
notturno e più in generale su quanto possa essere il contributo del rumore da sorvoli aerei sul rumore ambientale specifico dell’area in
esame.
A tale scopo possiamo avvalerci delle analisi in frequenza che abbiamo memorizzato con intervalli di 10 minuti, ovvero per ognuno di
questi intervalli, il fonometro ha archiviato automaticamente oltre all’LAeq globale, SEL, LAFmax, LAFmin, Lpeak, anche gli spettri
in bande di 1/3 d’ottava di LAeq, LAFmin, Lmax ed una completa analisi statistica sia dei livelli globali ponderati (A), sia delle
analisi in frequenza con 6 LN spettri-percentili da noi impostati come L01, L05, L10, L50, L90, L95.
Per la gestione di una così vasta ed articolata quantità di dati, N&VW dimostra tutta la sua versatilità, proponendo con modalità
grafiche già reimpostate una ampia soluzione di visualizzazioni adatte ad ogni esigenza.
Cominciamo con l’esaminare l’intera misura settimanale mediante gli spettrogrammi degli LAeq sugli intervalli da 10 minuti. Lo
Spettrogramma, presenta la misura ponendo il tempo sull’asse della ascisse X e la frequenza su quello delle ordinate Y, diversificando
poi le ampiezze mediante una scala cromatica dove il colore rosso indica i livelli maggiori e via via sino al colore blue quelli più
bassi.
Lo scopo è quello di fornire a colpo d’occhio le informazioni corrispondenti agli eventi più importanti, con possibilità di facile
individuazione tramite cursore, della loro ampiezza, loro frequenza e del loro istante di evento.
Figura 14 Spettrogramma degli LAeq su intervalli da 10 minuti per il periodo di una settimana dal 17 al 24 Agosto.
La figura14 riporta la successione degli spettri di LAeq da 10 minuti rilevati sull’intera settimana di misura e ci permette di
evidenziare con sufficiente chiarezza le potenzialità diagnostiche proprie dello spettrogramma.
Sono distintamente osservabili nella parte superiore del grafico, le successioni di strisciate di colore giallo (circa 60 dB) che
avvengono con ripetitiva cadenza giornaliera alla frequenza del 1/3 d’ottava dei 16 kHz; il livello variabile tra il colore verde, giallo e
rosso, indica una certa fluttuazione, ma le tracce sono ben distinte e tramite cursore è possibile verificare che ognuna ha inizio alle ore
20:40 di sera e termine alle 05:30 di mattina.
Nelle ore notturne risulta quindi questo rumore a 16 kHz a dominare l’intero panorama sonoro anche se dovessimo prendere in
considerazione i -6.6 dB introdotti dalla pesatura (A) per tale banda di frequenza.
Seppure il fenomeno riscontrato possa essere ritenuto insolito, questo appare invece come esperienza comune in un gran numero di
rilievi eseguiti all’aperto, in periodo estivo ed autunnale, in
zone con cespugli, dove cantano vari tipi di ortotteri, dal
1 - ORE-19-08 - OVERALL - A
2 - ORE-19-08 - OVERALL - A-10kHz
comune grillo (4kHz-8kHz) alla meno udibile ‘Tettigonia
70
Viridissima’ provvista di un apparato stridulatore
05
particolarmente efficiente nelle frequenze dai 16 kHz agli
dB
2= 44.5 dB
ultrasuoni. E’ dunque un insetto il responsabile
60
dell’innalzamento del rumore di fondo rilevato nel periodo
notturno e per giunta un insetto che canta in un campo di
frequenza a noi non udibile, ma ben rilevato dal microfono di
50
misura che giunge sin oltre i 20 kHz.
Per evidenziare ulteriormente l’importanza relativa al
riconoscimento del tipo di sorgenti che concorrono alla
40
formazione del rumore in ambiente di vita, riportiamo in
figura 15, il confronto del livello notturno di una delle
giornate misurate, con e senza l’apporto del canto del grillo,
30
ottenuto filtrando in postprocesso con N&VW le bande dei
19 h 21
23
01
03
05
07
12kHz, 16kHz e 20kHz. La traccia rossa si riferisce al livello
Figura 15 Rumore nel periodo notturno con e senza filtro a 10 kHz.
globale pesato (A), quella blue allo stesso ma tagliato oltre gli
11kHz; sono rilevabili tra le ore 23 e le 5 di mattino,
differenze superiori anche ai 12 dB.
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1 - Ferragosto-19-2002-giorno - Short Leq
2 - Ferragosto-19-2002-giorno - Short Leq - Running Leq
3 - Ferragosto-19-2002-giorno - Short Leq - Running Leq
90
dB
80
21
1= 52.9 dB
2= 59.4 dB
3= 50.0 dB
70
60
50
40
30
06
ore
08
10
12
14
16
18
20
22
Figura 16 LAeq su periodo diurno 06:00 - 22:00 con e senza il mascheramento degli eventi da sorvolo aereo.
Quando poi si tratta di determinare il livello di rumore relativo al periodo diurno, notturno o anche serale (in conformità con le
richieste della nuova direttiva europea), N&VW offre una vasta scelta di utili funzioni.
Oltre al ricalcalo automatico dei livelli di LAeq per il periodo giorno – notte, come già riportato nel grafico di figura 11, può nel
nostro caso essere molto interessante verificare il contributo dei sorvoli aerei sul rumore di area. Per fare ciò, l’operazione più logica
risulta quella di mascherare tutti gli eventi da sorvolo aereo identificati e quindi ricalcolare l’LAeq. Per prima cosa dovremo separare i
periodi diurni da quelli notturni (funzione ‘spezza’) quindi si lancia una funzione di ricerca eventi con automatica applicazione delle
mascherature ed immediatamente si ottiene come risultato una nuova misura che può essere visualizzata prendendo come esempio un
singolo periodo diurno, così come appare in figura 16.
In figura 16 osserviamo il profilo temporale degli short LAeq da 1 secondo con sovrapposizione delle tracce del ricalcolo dell’LAeq
con e senza l’utilizzo delle mascherature; il cursore posto al termine del periodo diurno indica un LAeq totale pari a 59.4 dB con i
sorvoli ed un LAeq di 50.0 dB senza il contributo specifico dei sorvoli. Una differenza rilevante se si considera che essendo l’LVA
inferiore ai 60 dB, si tratta di area non inserita nel sedime di pertinenza dell’aeroporto, pur tuttavia si rileva un LAeq di ben 9.4 dB
superiore a quello che si rileverebbe senza la presenza dei sorvoli; considerando che l’area in oggetto e di tipo prevalentemente
residenziale ovvero di classe II, si conclude che il limite per rumore ambientale di zona viene ampiamente rispettato eccezion fatta per
i sorvoli.
In riferimento alla funzione di mascheratura multipla, è opportuno evidenziarne alcune peculiarità interessanti in quanto è possibile
rilevare differenze tra i valori di LAeq senza il contributo degli eventi ottenuto per questa via e quello ottenuto sottraendo dal valore
globale di LAeq, quello corrispondente alla somma degli LAeq dei singoli sorvoli. La ragione va ricercata nella modalità di
mascheratura degli eventi utilizzata per questa operazione, che identifica l’intero profilo dell’evento e non solo quella parte eccedente
la soglia di identificazione prestabilita. A tale proposito è stata inserita la figura 16 per mostrare l’effetto prodotto dall’impiego della
funzione di mascheramento automatico su alcuni sorvoli temporalmente ravvicinati.
1 - Ferragosto-19-2002-giorno - Short Leq
85
dB
75
aereo
18:14
1= 80.8 dB
aereo
aereo
aereo
aereo
65
55
45
35
18:05
h:m
18:08
18:10
18:12
18:15
18:17
18:19
Figura 17 Risultato prodotto dalla funzione di mascheratura multipla automatica con pre trigger e post trigger.
Utilizzando la modalità dello spettrogramma è possibile rappresentare non solo la sequenza degli spettri di LAeq ad intervalli di 10
minuti, ma anche analoghe sequenze di distribuzione statistica dei livelli per bande di 1/3 d’ottava, che chiameremo spettri dei
percentili. Nelle nostre misure come già accennato abbiamo anche memorizzato per ogni intervallo alcuni di questi spettri percentili e
a scopo di esempio riportiamo in figura 17 quello corrispondente allo spettro dell’L95 ovvero di quel livello che per ogni banda di
frequenza di 1/3 d’ottava è stato presente per almeno il 95% del tempo dell’intervallo di 10 minuti presente quindi per almeno 570
secondi. Con la scelta di questo percentile andremo ad osservare solo quanto è stato sempre quasi continuamente presente per ogni
singolo intervallo di 10 minuti. Rumori che all’interno della misura di ogni singolo intervallo, hanno avuto interruzioni anche di poco
superiori ai 30 secondi, vengono scartati. L’azione di filtraggio sulle fluttuazioni di livello operata dall’indicatore statistico
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selezionato, è ben comprensibile se si considera che il grafico di figura 18 fa riferimento allo stesso periodo temporale di quello
relativo agli LAeq riportato in figura 13 ne utilizza la medesima scala colore per le ampiezze e tutte le strisciate gialle e rosse verticali
corrispondenti ai vari eventi da sorvolo, sono totalmente scomparse.
Cosa osserveremo in questo tipo di analisi? Osserveremo tutti quei fenomeni che caratterizzano il rumore di fondo dell’area in esame,
la sua specificità nell’arco della giornata, oltre alla possibile influenza di fenomeni meteorologici quali il vento e la pioggia.
La figura 18 mostra oltre agli ormai noti striduli delle ‘Tettigonie’ presenti alle frequenze dei 16 kHz e con questo indice che il loro
canto è di tipo pressoché continuo per l’intero periodo notturno, tre nette strisce verticali di colore verde-azzurro che coinvolgono
l’intero campo di frequenze medio alte tra i 500Hz ed i 10kHz, corrispondenti a tre momenti di intensi scrosci di pioggia.
Sono poi di nota le bande azzurre comprese tra le frequenze tra i 100Hz ed i 1000Hz, che si ripetono con periodicità e che sono
relative ai flussi di traffico di una autostrada sita a circa 2 chilometri di distanza e che evidenziano dei periodi più intensi tra le ore 6 e
le 11 e tra le 19 e le 23, con dei massimi attorno alle ore 21:30 indicati da macchie verdi sulla banda dei 63 Hz (traffico veicoli pesanti
corsia in salita). Solitamente sono ben visibili anche le diverse strutture cromatiche tra i giorni feriali lavorativi e quelli festivi, non
rilevabili nella situazione in esame in quanto alterate dalle festività del mese di Agosto a cui il periodo riportato si riferisce.
Figura 18 Spettrogramma degli spettri L95 ad intervalli di 10 minuti su una intera settimana.
Strumentazione di misura.
Il fonometro Larson Davis LD824 utilizzato per questa campagna di
misura è solitamente inserito in una configurazione simile a quella
mostrata dalla figura 19, dove il microfono completo di protezione per
esterno, è stato posto per ragioni fotografiche vicino al box che contiene
il fonometro nel cui interno trovano alloggiamento due accumulatori da
17 VA per provvedere alla necessaria autonomia. Nello stesso
contenitore può trovare alloggiamento il nuovo piccolo cellulare GSM
dual band MC35 ‘Terminal’ caratterizzato da consumi trascurabili in fase
di stand-by ed ora finalmente contenuti anche in fase di trasmissione.
Il problema dei consumi è infatti uno degli elementi trascurati in questo
tipo di applicazione e diventa determinante qualora si desideri un sistema
veramente autonomo, facilmente trasportabile e rilocabile senza necessità
di collegamenti con la rete elettrica od altre soluzioni poco pratiche.
Tutte le misure che abbiamo utilizzato nella nostra nota di applicazione,
ovvero le ‘time history’ di Short LAeq da 1 secondo, le analisi in
frequenza e le analisi statistiche per intervalli e per bande di frequenza,
hanno occupato meno di 2Mbyte di memoria. Questo è stato possibile
grazie al particolare formato dati compresso con cui il Larson Davis 824
archivia le misure in memoria; una memorizzazione di questa quantità di
dati in modalità standard richiederebbe uno spazio 4 volte maggiore.
Maggiore quantità di dati in memoria da scaricare comporta tempi di
scarico maggiori tali da sconsigliare l’uso di qualunque cellulare GSM.
La configurazione ‘multitasking’ dell’LD824 offre la garanzia di uno
scarico dati su PC o via modem, senza perdita di informazioni ovvero
mentre tali operazioni sono in esecuzione, lo strumento continua le sue
operazioni di misura e memorizzazione. Anche questo fatto è sovente
trascurato e la sua importanza diventa evidente se consideriamo che per
trasferire 1Mbyte di dati via interfaccia seriale su un PC possono essere
necessari non meno di una decina di minuti e che lo stesso tipo di scarico
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Figura 09 Box con fonometro Larson Davis LD824,
accumulatori e microfono per esterno.
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via cellulare può richiedere tempi anche superiori alla mezz’ora.
Nello stesso box può essere inserita una unità PDA ‘PC palmare’ di ultima generazione, con la funzione di leggere la memoria del
fonometro ad intervalli prestabiliti e riscriverla su una scheda di memoria rimovibile di tipo ‘Compact Flash’. I vantaggi sono quelli di
poter disporre di tutti i dati su una scheda di memoria grande a piacere rimovibile e sostituibile in qualunque istante. Il PDA possiede
inoltre sempre il grande vantaggio di operare con consumi contenuti utili per non pesare sulla filosofia generale di strumentazione a
funzionamento autonomo.
Tramite il PC palmare è anche possibile attivare la registrazione audio dei sorvoli qualora fosse indispensabile acquisire certezza
relativa al tipo di evento nel contesto di una misura eseguita in un panorama sonoro complesso. Ricordiamo comunque che tale
strategia può essere utilizzata qualora tutte le altre risorse dovessero non risultare efficaci, poiché la registrazione digitale comporta
l’uso di grandi dimensioni di memoria e di lungo tempo sia per la loro gestione, sia per il semplice loro riascolto.
Degni di nota sono anche i recenti dispositivi di registrazione audio digitale, che offrono registrazioni continue di 10 ore o
registrazioni automatiche per più di 900 eventi; il loro ingombro, i loro consumi ridotti, l’interfaccia digitale ed il loro costo suscitano
sempre maggior interesse come integrazione dei dispositivi di monitoraggio semifissi.
Conclusioni.
Nella corrente nota di applicazione sono evidenziate le più importanti problematiche relative sia all’ottemperanza del Decreto n. 267
del 31 Ottobre 1997, sia alle difficoltà operative ed interpretative delle misure e dei corrispondenti risultati.
Particolare attenzione viene posta sui più ricorrenti errori di acquisizione ed elaborazione, evidenziando quanto sia utile l’aiuto fornito
da software specificamente sviluppati per questo tipo di applicazione.
Sono inoltre fornite indicazioni sul trattamento dei dati per poter risalire alla determinazione dei valori del livello di rumore
ambientale di area, come richiesto dalla Legge Quadro 447 sull’inquinamento da rumore in ambiente di vita.
Riferimenti:
Riconoscimento degli eventi sonori tramite software di elaborazione ( 134 Kb .pdf) http://www.spectra.it/documenti.htm
Brochure del software: ‘Noise & Vibration Works’ (1608 Kb .pdf) http://www.spectra.it/softwares/N&VW-2-00.pdf
Opzione di ‘N&VW’ : ‘file audio’
http://www.spectra.it/softwares/NWW02.htm
Legge 26 ottobre 1995 n. 447 Legge Quadro su inquinamento da rumore (137K) http://www.spectra.it/variabili/Legisla.htm
Decreto 31 ottobre 1997: Metodologia di misura del rumore aeroportuale (87k) http://www.spectra.it/variabili/Legisla.htm
Decreto 11 Dicembre 1997 n.496: Riduzione inquinamento acustico da aeromobili (83 K) http://www.spectra.it/variabili/Legisla.htm
Decreto 20 maggio 1999 : Progettazione sistemi di monitoraggio per aeroporti (68K) http://www.spectra.it/variabili/Legisla.htm
D.P.R. 9 Novembre 1999 n.476 : Regolamento voli notturni (83K) http://www.spectra.it/variabili/Legisla.htm
Decreto 3 dicembre1999 : Procedure antirumore (64K) http://www.spectra.it/variabili/Legisla.htm
*Immagine grafica di Fig.1 proviene dal documento : http://www.airportnetwork.com/Software/ITABrigExp.pdf
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