Каменно-гравийный kare sansui («Сухой горный ручей») Созерцательный сад в Японии.

Часто используемые картографические проекции | Межправительственный комитет по геодезии и картографии

Введение

Сравнение этих прогнозов:

Выступ	Тип	Ключевые достоинства	Комментарии
Стереографический	азимутальный	конформный	Создано до 150 г. н.э. Наилучшее использование в районах над полюсами или для мелкомасштабных континентальных карт
Конформно-коническая форма Ламберта	коническая	конформный	Создано в 1772 Лучше всего используется в средних широтах — e. грамм. США, Европа и Австралия
Меркатор	цилиндрический	конформное и истинное направление	Создано в 1569 Лучше всего используется в районах вокруг экватора и для морской навигации
Робинсон	псевдоцилиндрический	: все атрибуты искажены для создания «более приятного» вида	Создано в 1963 г. Наилучшее использование в районах вокруг экватора
Поперечный Меркатор	цилиндрический	конформный	Создано в 1772 Наилучшее использование для районов с ориентацией север-юг

Азимутальная проекция — стереографическая

Самая старая известная запись об этой проекции была сделана Птолемеем примерно в 150 году нашей эры.Однако считается, что эта проекция была хорошо известна задолго до этого — вероятно, еще во II веке до нашей эры.

Сегодня это, вероятно, одна из наиболее широко используемых азимутальных проекций. Чаще всего он используется для полярных областей, но может использоваться для мелкомасштабных карт континентов, таких как Австралия. Большая привлекательность проекции заключается в том, что Земля выглядит так, как если бы ее рассматривали из космоса или шара.

Это конформная проекция, в которой формы хорошо сохраняются на карте, хотя крайние искажения действительно возникают по направлению к краю карты.Направления верны от центра карты (точка касания нашего воображаемого «листа бумаги»), но карта не имеет равных площадей.

Одна интересная особенность стереографической проекции заключается в том, что любая прямая линия, проходящая через центральную точку, представляет собой Большой круг . Преимущество этого заключается в том, что для интересующего места (например, Канберра, столица Австралии) карта, использующая стереографическую проекцию и центрированная на этом интересном месте, может быть рассчитана на истинные расстояния до других достопримечательностей (например, . грамм. Из Канберры в Сидней; или из Канберры в Дарвин; или из Канберры в Веллингтон, Новая Зеландия).

Коническая проекция — Конформная коническая проекция Ламберта

Иоганн Генрих Ламберт был немецким / французским математиком и ученым. Его математика считалась революционной для своего времени и до сих пор считается важной. В 1772 году он выпустил как свою конформную коническую проекцию, так и поперечную проекцию Меркатора.

Сегодня проекция конической формы Ламберта стала стандартной проекцией для картографирования больших территорий (малых масштабов) в средних широтах, таких как США, Европа и Австралия. Он также стал особенно популярным для аэронавигационных карт, таких как серия карт World Aeronautical Charts в масштабе 1: 100 000.

В этой проекции обычно используются две Стандартные параллели (линии широт, которые представляют собой неравномерно расположенные концентрические круги).

Проекция конформна в том смысле, что формы в значительной степени хорошо сохранились вблизи Стандартных параллелей. На картах мира формы сильно искажены относительно Стандартных параллелей. Вот почему он очень популярен для региональных карт в областях средних широт (примерно от 20 ° до 60 ° северной и южной широты).

Расстояния истинны только вдоль Стандартных параллелей.По всей карте направления в целом верные.

Цилиндрическая проекция — Меркатор

. Одна из самых известных картографических проекций — Меркатор, созданная фламандским картографом и географом Герадом Меркатором в 1569 году.

Она стала стандартной картографической проекцией для морских целей из-за ее способности отображать линии постоянного истинного направления. (Постоянное истинное направление означает, что прямая линия, соединяющая любые две точки на карте, совпадает с направлением, которое покажет компас.) В эпоху парусных судов и навигации, основанной только на направлении, это было жизненно важной особенностью этой проекции.

В проекции Меркатора в качестве стандартной параллели всегда используется экватор. Его конструкция такова, что линии долготы и широты расположены под прямым углом друг к другу — это означает, что карта мира всегда представляет собой прямоугольник.

Также линии долготы равномерно разнесены. Но расстояние между линиями широты увеличивается по мере удаления от экватора. Это соотношение позволяет направлению между любыми двумя точками на карте быть постоянным истинным направлением.

Хотя это соотношение между линиями широты и долготы правильно поддерживает направление, оно позволяет искажать области, формы и расстояния. Ближе к экватору искажения мало. Расстояния вдоль экватора всегда правильные, но больше нигде на карте.Примерно между 15 ° северной и южной широты участки и формы хорошо сохранились. Дальше (примерно до 50 ° северной и южной широты) участки и формы довольно хорошо сохранились. Вот почему для целей, отличных от морской навигации, проекцию Меркатора рекомендуется использовать только в экваториальном регионе.

Несмотря на эти искажения, проекция Меркатора обычно считается конформной. Это потому, что на небольших участках формы, по сути, верны.

См. Также поперечную проекцию Меркатора и универсальную поперечную проекцию Меркатора ниже.

Цилиндрическая проекция — Robinson

В 1960-х годах Артур Х. Робинсон, профессор географии из Висконсина, разработал проекцию, которая стала намного более популярной, чем проекция Меркатора для карт мира. Он был разработан, потому что современные картографы были недовольны искажениями, присущими проекции Меркатора, и им нужна была проекция мира, которая «больше походила» на реальность.

В свое время проекция Робинсона заменила проекцию Меркатора в качестве предпочтительной проекции для карт мира.Основные издательства, которые использовали проекцию Робинсона, включают Rand McNally и National Geographic.

Поскольку это псевдоцилиндрическая проекция, экватор является его стандартной параллелью, и у него все еще есть проблемы с искажением, аналогичные проекции Меркатора.

Между 0 ° и 15 ° участки и формы хорошо сохранились.Однако диапазон допустимых искажений был расширен примерно с 15 ° с севера на юг до примерно 45 ° с севера на юг. Кроме того, в полярных регионах меньше искажений.

В отличие от проекции Меркатора, в проекции Робинсона линии высоты и долготы равномерно распределены по карте. Другое существенное отличие от Меркатора заключается в том, что только линия долготы в центре карты прямая (центральный меридиан), все остальные изогнуты, причем величина кривой увеличивается по мере удаления от центрального меридиана.

Выбирая более приятный внешний вид, проекция Робинсона «купила» искажения — эта проекция не является ни конформной, ни равноплощадной, ни эквидистантной, ни истинным направлением.

Цилиндрическая проекция — поперечная проекция Меркатора

Иоганн Генрих Ламберт был немецким / французским математиком и ученым. Его математика считалась революционной для своего времени и до сих пор считается важной. В 1772 году он выпустил как свою конформную коническую проекцию, так и поперечную проекцию Меркатора.

Поперечная проекция Меркатора основана на очень успешной проекции Меркатора. Основная сила проекции Меркатора заключается в том, что она очень точна вблизи экватора (« точка соприкосновения » нашего воображаемого листа бумаги — иначе называемая стандартной параллелью), и основная проблема с проекцией заключается в том, что искажения увеличиваются по мере удаления от экватора. . Этот набор достоинств и недостатков означал, что проекция Меркатора очень подходит для картографирования мест, которые имеют ориентацию восток-запад вблизи экватора, но не подходят для картографирования мест, которые имеют ориентацию север-юг (например, Южная Америка или Чили).

Гениальный ход Ламберта заключался в том, чтобы изменить способ касания воображаемого листа бумаги Земли… вместо того, чтобы касаться экватора, он заставил его коснуться линии долготы (любой линии долготы). Эта точка касания называется центральным меридианом карты. Это означало, что теперь можно было составить точные карты мест с ориентацией мест с севера на юг. Создателю карты нужно было только выбрать центральный меридиан, проходящий через середину карты.

A Особый случай — Универсальная поперечная система Меркатора (UTM)

Для следующего развития проекции Меркатора потребовалось еще 200 лет.

Опять же, как революционное изменение Ламбертом способа расчета проекции Меркатора; эта разработка была изменением того, как использовалась поперечная проекция Меркатора. В 1947 году Организация Североатлантического договора (НАТО) разработала универсальную поперечную систему координат Меркатора (обычно называемую просто UTM).

НАТО признало, что проекция Меркатора / поперечной проекции Меркатора была очень точной вдоль стандартной параллели / центрального меридиана. Действительно, на расстоянии 5 ° от стандартной параллели / центрального меридиана искажения были минимальными.

Как и Мировые аэронавигационные карты, система UTM могла основываться на достижениях Международной карты мира. Помимо разработки согласованной международной спецификации, IMW разработала регулярную сеточную систему, которая покрывала всю поверхность Земли. Для низких и средних широт (от 0 ° до 60 ° северной и южной широты) IMW установила систему координатной сетки, которая составляла 6 ° по долготе и 4 ° по высоте.

Используя это, НАТО разработало аналогичную регулярную систему для Земли, в которой она была разделена на серию 6 ° продольных широких зон.Всего существует 60 продольных зон, пронумерованных от 1 до 60 — восточнее 180 °. Они простираются от Северного полюса до Южного полюса. В середине каждой продольной зоны расположен центральный меридиан. В результате внутри зоны ничто не отклоняется от центрального меридиана более чем на 3 °, и поэтому местоположения, формы, размеры и направления между всеми объектами очень точны.

Вот почему UTM рассматривается как особый случай.

Недостатком системы UTM является то, что направления между этими долготными зонами неверны — эта проблема решается путем обеспечения того, чтобы карты, использующие систему UTM, не покрывали более одной зоны.

Во всем мире, включая Австралию, эта система UTM используется картографическими агентствами для создания местных и национальных топографических карт.

Зоны UTM

Как уже отмечалось, система UTM включает серию продольных зон шириной 6 ° и пронумерованных от 1 до 60 — восточнее 180 ° долготы.

Однако, в отличие от Международной карты мира (IMW), система UTM предпочла использовать широтные зоны, которые были вдвое шире, то есть шириной 8 ° широты. Их 20, и они пронумерованы от A до Z (при этом O и I не используются) — к северу от Антарктиды.Как и в системе IMW, каждый объект на Земле теперь может быть описан на основе сетки UTM, в которой она расположена. Один момент, который сбивает с толку, заключается в том, что эти ячейки сетки по-разному называют зоной UTM.

Например, в случае Сиднея, Австралия, его ячейка (зона) сетки UTM будет идентифицирована как:

• H — для широтной зоны относится к
• 56 — для продольной зоны относится к

Сложите два вместе — зона сетки UTM (ячейка сетки), которая содержит Сидней, равна 56H

UTM и сетка карты Австралии

Как объясняется в разделе «Разъяснение некоторых жаргонов» — «Сетки» и «Сетки», между ними есть существенная разница.

• Сетка — это линии долготы и широты. Они никогда не образуют квадратную или прямоугольную форму, и их форма резко меняется от экватора к полюсу — от близкой к квадратной до близкой к треугольной.
• Сетки — это наложение на карту правильной формы. Обычно они квадратные, но могут быть и прямоугольными.

Сетки редко проходят параллельно линиям долготы и широты.

Помимо простоты использования, у сетки есть еще одно преимущество — на любой карте она всегда покрывает одинаковую часть поверхности Земли.Это не относится к системе координатной сетки! Блок широты и долготы размером 1 ° x1 ° возле экватора всегда будет покрывать значительно большую часть поверхности Земли, а блок размером 1 ° x1 ° ближе к полюсу. Поэтому легко измерять расстояния с помощью сетки — она ​​устраняет недостатки искажений, присущие каждой проекции карты.

Когда НАТО создавало систему UTM, она признала этот факт и встроила в нее сеточную систему. Это включает регулярную и сложную систему букв для обозначения ячеек сетки. Чтобы идентифицировать отдельные объекты или местоположения, сначала измеряются расстояния от запада до объекта, а затем — от юга до объекта.Эти три элемента объединены, чтобы дать точное местоположение — на основе сетки карты.

Объяснение жаргона:

• Австралийская сетка карт (AMG) — это сетка карт, которая была разработана как часть системы UTM для наилучшего удовлетворения потребностей Австралии.
• северных широт — это горизонтальные параллельные линии сетки, т. Е. Они представляют собой серию линий, идущих с запада на восток (аналогично линиям широты, но не одинаковы). Их ценность возрастает к северу.
• Восток — это вертикальные параллельные линии сетки — i.е. они представляют собой серию линий, идущих с севера на юг (аналогично линиям долготы, но не одинаковы). Их ценность возрастает к востоку.

Особый случай — Географический (или Plate Carrée)

Это математически простая проекция. Это также древняя проекция (возможно, разработанная Маринусом Тирским в 100 г.).

Из-за своей простоты он широко использовался в прошлом (до того, как компьютеры позволяли выполнять очень сложные вычисления), и был принят в качестве предпочтительной проекции для использования в компьютерных картографических приложениях, особенно в географических информационных системах (ГИС) и на веб-страницах.Кроме того, опять же из-за своей простоты, его можно одинаково использовать с картами мира и регионов.

Тарелка Carrée — это французский термин, обозначающий плоский квадрат. В работе с ГИС эту проекцию обычно называют географической.

Это цилиндрическая проекция с экватором в качестве стандартной параллели. Разница с этой проекцией состоит в том, что линии широты и долготы пересекаются, образуя квадратов правильного размера . Для сравнения: в проекциях Меркатора и Робинсона они образуют прямоугольников неправильного размера .

Хотя мы описали Географический карьер или Карре с пластинами как проекцию, есть некоторые споры относительно того, следует ли считать его проекцией. Это потому, что он не пытается компенсировать искажения, вызванные переносом информации с поверхности Земли на «плоский лист бумаги» (нашу карту).

Вот почему мы описываем географическую проекцию как частный случай.

См. Раздел «Проекции» для получения дополнительной информации об искажениях, создаваемых проекциями.

Дополнительная литература

Пол Б. Андерсон FCCS (USN, на пенсии) Географический факультет Университета Олд Доминион, ассистент преподавателя ГИС Kingsport — Картографические проекции

http: // www.csiss.org/map-projection/index.html/

http://www.galleryofmapprojection.com/images/Aust_Centered_2009.jpg

http://www.galleryofmapprojection.com/gedymin/gedymin_prof_11x17.pdf

Карлос А Фурути — Картографические проекции

http://www.progonos.com/furuti/MapProj/

(США) Картографические проекции национального атласа

От сферической Земли к плоской карте

R2DT — это платформа для прогнозирования и визуализации вторичной структуры РНК с использованием шаблонов

общих слов, обозначающих землю и разные участки земли — синонимы и родственные слова

Родственные слова

пояс

область, содержащая множество определенных вещей, которые окружают что-то еще

граница

земля вокруг край чего-то

заявить

участок земли, который ранее не принадлежал и который, как вы говорите, принадлежит вам

общая земля

Британская земля, право пользования которой имеет каждый

суша

земля , а не океан, река или озеро

окрестности

формальная площадь, окружающая место

равнина

область, в которой земля находится на уровне

земля

площадь земли и сооружения на ней, которые предназначены для использования в определенных целях

низменность

, относящееся к части страны довольно низкая и плоская

низменность

часть страны, которая довольно низкая и плоская, особенно в Шотландии

открытое

любое место, которое находится снаружи, а не в здании

открытое пространство

Американская земля, охраняемая государством для общественного пользования, на которой не могут быть построены какие-либо здания или дороги

вечная мерзлота

земля, которая остается постоянно замороженной, например, в полярных регионах

пространство

площадь земли где нет построек

территория

территория, которая принадлежит или используется кем-то

территория

неформальная территория, которую одно лицо или группа считает своей собственностью

свободный участок

часть неиспользуемая земля

пустошь

площадь земли, которая пуста или не может быть использована

дикая местность

a место, о котором не заботятся

дикая местность

американская область, где правительство решило, что нельзя строить дороги или здания, чтобы они могли наслаждаться своей естественной красотой, и животные могли жить там в мире

дикость

качество местности, где люди не живут или не могут жить

Английская версия тезауруса из общих слов для земли и разных участков земли

Экологические аспекты развития ирригации

Содержание — Предыдущий — Следующий

Глава 7: Окружающая среда соображения по развитию орошения

Возможное воздействие на окружающую среду развитие ирригации
Роль водно-болотных угодий и влияние проекты освоения водных ресурсов
Региональные аспекты воздействия на окружающую среду и «горячие точки»
Краткое описание опасности воздействия на окружающую среду связанные с развитием орошения

Орошение внесла значительный вклад в борьбу с бедностью, питание безопасность и повышение качества жизни сельских жителей. населения.Однако устойчивость орошаемого земледелия ставится под сомнение как с экономической, так и с экологической точки зрения. В возросшая зависимость от орошения не обходилась без негативное воздействие на окружающую среду.

Неадекватно внимание к другим факторам, кроме инженерных и прогнозируемые экономические последствия крупномасштабного орошения или дренажные системы в Африке слишком часто приводили к большим трудности. Решения приступить к этим дорогостоящим проектам не прошли бесследно. часто делались в отсутствие надежных объективных оценок их экологические и социальные последствия.Основной капитал были предложены схемы интенсивного водоснабжения без правильная оценка их воздействия на окружающую среду и без реалистичные оценки истинных затрат и выгод, которые вероятный результат.

устойчивость ирригационных проектов зависит от учет воздействия на окружающую среду, а также наличие средств на содержание внедренного схемы. Негативное воздействие на окружающую среду может иметь серьезные последствия. влияние на инвестиции в ирригационный сектор.Адекватный средства на техническое обслуживание должны быть предоставлены внедряющему организации для проведения как штатных, так и аварийных поддержание.

Это важно, чтобы ирригационные проекты планировались и управлялись в контекст общих планов речного бассейна и регионального развития, включая как верхние, так и водосборные бассейны вниз по течению.

Это в главе рассматриваются наиболее важные экологические проблемы, связанные с на развитие орошения и дренажа.

Возможное воздействие на окружающую среду влияние развития орошения

Заболачивание и засоление
Водные и связанные с водой болезни
Возможное воздействие на окружающую среду штопок и водохранилища
Социально-экономические воздействия ирригационные схемы
Альтернативы для смягчения негативного влияние ирригационных проектов

The расширение и интенсификация сельского хозяйства стало возможным благодаря орошение может вызвать: усиление эрозии; загрязнение поверхностных и подземных вод сельскохозяйственными биоциды; ухудшение качества воды; повышенное содержание питательных веществ уровни в оросительной и дренажной воде, приводящие к образованию водорослей. цветение, распространение водных сорняков и эвтрофикация в оросительные каналы и водотоки ниже по течению.Плохое качество воды ниже ирригационный проект может сделать воду непригодной для других пользователей, наносят вред водным видам и из-за высокого содержания питательных веществ содержание, приводит к росту водных сорняков, которые блокируют водные пути и имеет последствия для здоровья, навигации и экологии. Устранение убыли засушливого сезона и создание более влажный микроклимат может привести к увеличению сельскохозяйственных вредители и болезни растений.

Большой ирригационные проекты, которые собирают или отводят речную воду, имеют может вызвать серьезные нарушения окружающей среды, в результате чего от изменений гидрологии и лимнологии речных бассейнов.Уменьшение речного стока меняет землепользование и экологию поймы и может вызвать проникновение соленой воды в реку и подземные воды прилегающих земель. Отвод воды через орошение еще больше снижает подачу воды для пользователей, находящихся ниже по течению, включая муниципалитеты, промышленность и сельское хозяйство. Сокращение в речном стоке также снижает растворение муниципальных и промышленные отходы добавлены вниз по течению, создавая загрязнение и здоровье опасности.

потенциальное прямое негативное воздействие на окружающую среду от использования грунтовые воды для орошения возникают из-за чрезмерного забора (забор воды сверх нормы подпитки).Это может приводит к понижению уровня грунтовых вод, проседанию земель, снижение качества воды и вторжение соленой воды в прибрежные районы.

Upstream землепользование влияет на качество воды, поступающей на орошение области, особенно содержание наносов (например, от эрозия, вызванная сельским хозяйством) и химический состав (для пример из сельскохозяйственных и промышленных загрязнителей). Использование речная вода с большим количеством наносов может привести к образованию канала засорение.

потенциальные негативные воздействия на окружающую среду большинства крупных оросительных систем проекты, описанные более подробно ниже, включают: заболачивание и засоление почв, увеличение заболеваемости водным и болезни, связанные с водой, возможные негативные воздействия плотин и водоемы, проблемы расселения или изменения образа жизни местного населения.

Заболачивание и засоление

Около 2 до Ежегодно по всему миру прекращается производство 3 млн га земли из-за к проблемам солености.На орошаемых землях засоление является основным причиной потери земли для производства и является одной из самых значительное неблагоприятное воздействие на окружающую среду, связанное с орошение. Однако до сих пор проводились очень ограниченные исследования. для количественной оценки экономического воздействия вызванного орошением засоление. Количественные измерения обычно ограничено размером земли, затронутой или заброшенной. Оценки затронутые площади колеблются от 10 до 48% от общемирового орошаемая территория.Особенно засушливые и полузасушливые районы обширные проблемы солености.

Заболачивание и засоление почв — общие проблемы, связанные с поверхностное орошение. Заболачивание возникает в основном из-за недостаточный дренаж и чрезмерное орошение и, в меньшей степени, от просачивания из каналов и канав. Концентраты для заболачивания соли, поступающие из нижних слоев почвенного профиля, в растения зона укоренения. Подщелачивание, накопление натрия в почвах, — это особо вредная форма засоления, которая затруднена исправить.

Орошение засоление может возникнуть в результате использования любого орошения вода, орошение засоленных почв и повышение уровня засоления подземные воды в сочетании с недостаточным промыванием. Когда поверхностные воды или грунтовые воды, содержащие минеральные соли, используются для орошения посевы, соли выносятся в корневую зону. В процессе эвапотранспирации соль остается в почве, так как количество, поглощаемое растениями и удаляемое при сборе урожая, вполне незначительный.Чем засушливее регион, тем больше количество поливной воды и, следовательно, применяемых солей, а меньше количество осадков, доступных для выщелачивания от накопления солей.

Превышение засоление корневой зоны снижает рост растений из-за увеличение энергии, которую растение должно расходовать для получения воды из почвы. Устойчивость сельскохозяйственных культур к засолению различна: клевер и рис более чувствительны к солям, чем ячмень и пшеница.Комплексные исследования воздействия на фермы Засоление, вызванное орошением, указывает на то, что урожайность риса и пшеница примерно на 50% ниже на деградированных почвах и чистая прибыль на засоленных землях примерно на 85% ниже, чем на незатронутых земля.

Связанные с орошением засоление отрицательно сказывается не только на производственных площадях, но также и в областях и людях ниже по течению. Реки, особенно в засушливых зонах, как правило, становятся более засоленными из-за истоки к их ртам.Водоносные горизонты взаимосвязаны с реки сильно засолены, и соли сбрасываются в реку система из солевых водоносных горизонтов отрицательно влияет на воду ниже по течению пользователей, особенно орошаемого земледелия и, в некоторых специальных случаи, дикая природа.

Многие из проблемы, связанные с почвой, можно свести к минимуму, установив соответствующие дренажные системы. В Египте, например, установка дренажные системы эффективно снижают засоление почвы. Среднее урожайность пшеницы увеличилась с 1 т / га до осушения до примерно 2.4 т / га. Точно так же урожай кукурузы увеличился с 2,4 т / га до 3,6 т / га после того, как дренажная инфраструктура была завершенный. Дренаж — важный элемент ирригационных проектов, это, однако, все еще слишком часто плохо планируется и управляется. В некоторых случаях заболачивание можно уменьшить или свести к минимуму используя микроорошение, которое обеспечивает более точное нанесение воды и может легче ограничить количество до уровня, не превышающего потребности культур.

с водой и болезни, связанные с водой

На водной основе или заболевания, связанные с водой, обычно связаны с введение орошения.Болезни, которые напрямую связаны с орошением — малярия, бильгарция (шистосомоз) и речная слепота (онхоцеркоз), переносчики которой размножаются в оросительные воды. Другие риски для здоровья, связанные с орошением включают те, которые связаны с повышенным использованием агрохимикатов, ухудшение качества воды и рост численности населения в области. Повторное использование сточных вод для орошения имеет потенциал, в зависимости от степени лечения, передачи передающиеся заболевания.К группам населения, подверженным риску, относятся: сельскохозяйственных рабочих, потребителей сельскохозяйственных культур и мяса из орошаемые сточными водами поля и люди, живущие поблизости. Спринклерный орошение создает дополнительный риск из-за потенциальной распространение болезнетворных микроорганизмов по воздуху.

Риск что одно или несколько из вышеперечисленных заболеваний занесены или имеют усиление воздействия наиболее вероятно в схемах орошения, где [8]:

• дренаж почвы плохой, дренажные каналы отсутствуют, плохо спроектированы и / или поддерживаются;
• рис или сахар выращивают тростник;
• ночное хранение водохранилища построены;
• карьеры ушел с застоявшейся водой;
• каналы есть без подкладки и неконтролируемый рост растительности.

Малярия

Малярия — это безусловно, самая важная болезнь, как с точки зрения количества людей, ежегодно инфицированных, и чье качество жизни и работы мощность снижается, и в плане летальных исходов. Во всем мире некоторые 2000 миллионов человек проживают в районах, где им угрожает опасность заражения. заражение малярией. Общее количество людей, инфицированных малярия оценивается от 100 до 200 миллионов, от 1 до 2 миллионов смертей в год, причем почти 90% случаев приходится на Африку.Медикаментозное лечение в последнее время стало затруднительным, потому что паразиты приобрела устойчивость к некоторым лекарствам, которые использовались для долгое время во многих частях мира. Прерывание болезни передаточные химические вещества для борьбы с переносчиками, комаров, стал менее эффективным, потому что некоторые комары-переносчики виды стали устойчивыми к ранее эффективным инсектициды и некоторые инсектициды были запрещены для экологические причины.

Bilharzia

Bilharzia почти так же широко распространена, как малярия, но редко вызывает немедленное смерть.По оценкам, инфицировано 200 миллионов человек, и передача происходит примерно в 74 странах. Инфекция особенно часто встречается у детей, играющих в воде, населенной промежуточный хозяин улитки.

Тяжелая заражение в детстве приводит к длительному повреждению мочевого пузыря, почки и печень, которые могут привести к смерти через много лет после исходная инфекция. Инфекция в любом возрасте может вызвать у людей чувство плохо себя чувствуют и снижают работоспособность.

Bilharzia инфекция, вызванная паразитическими червями или кровяными сосальщиками некоторые виды рода Schistosoma .Взрослые паразиты живут в крови млекопитающих, но их жизненный цикл требует фаза бесполого размножения у пресноводных улиток-хозяев. Сосальщики заражают людей, попадающих на открытые участки кожи в воду, обычно при плавании, купании или переходе вброд. Существует либо мочевой или кишечный шистосомоз. Тип и степень осложнения со здоровьем, связанные с шистосомозом, по-видимому, варьируются в зависимости от вида и штамма паразита, а также от характеристики человеческой популяции.

Как показано на несколько примеров ниже, проекты развития водных ресурсов могут усугубляют шистосомоз, и что есть серьезные общественные последствия для здоровья во многих случаях. В частности, ВОЗ заявила, что в эндемичных по шистосомозу районах, освоение водных ресурсов в проектах должны быть предусмотрены меры по профилактике и борьбе с шистосомозом в разработку и реализацию программы. Более того, даже в случаи, когда ирригация не увеличивает шистосомоз уровень заражения, следует тщательно изучить виды улиток. и существующих схем передачи шистосомоза.Кроме того, процент инвестиционных и операционных фондов должен быть выделено для надлежащего водоснабжения и канализации, а также для здравоохранения для лечения местного населения от любых связанных с водой или другие недуги, связанные с проектом.

Эффекты крупных плотин и водохранилищ на преобладание бильгарции в Африка

В Африке, в последние десятилетия предостерегающие предупреждения сопровождали многие ирригационных и плотин в отношении вероятного воздействия усиление передачи шистосомоза.В некоторых случаях эти пророчества сбылись, в том числе проект озера Вольта в Гане в 1960-х годах и проект озера Кайндзи в Нигерии около 1970 года. Совсем недавно исследование, похоже, подтвердило предсказание, что строительство дамбы через устье реки Сенегал привести к резкому увеличению передачи шистосомоза.

В составе Сообщается, что в Верхнем Египте распространенность шистосомоза увеличилась от 6 до 60% через три года после завершения строительства Асуанской низкой плотины в начале 1930-х гг.После строительства плотины Сеннар в Судане в 1926 году и последовавший за этим план Гезиры, распространение шистосомоза. На ирригационном проекте Аруша-Чини в Танзания, согласно исследованиям, в 1962 году распространенность составляла 85%. юго-западный берег озера Вольта в Гане, распространенность сообщается, что через два года после заполнения озера достигла 90%. в 1966 г.

В Замбии, распространенность шистосомоза в районе озера Кариба в 1968 г. 10 лет после того, как река Замбези была перекрыта плотиной, составила 15% среди взрослых и 70% у детей.На озере Каинджи в Нигерии распространенность увеличилась от 30% до 45%.

В Эфиопия, две плотины Кока в долине Аваш представляют собой случай различное влияние плотины на две разные формы шистосомоз через водохранилище, гидрологию ниже по течению и орошение. Сообщалось, что эти две плотины, построенные в 1958 г. и 1964 г., по-видимому, не оказали влияния на мочевой шистосомоз. передача через их водохранилища по оценке 1968 года.В плотины, однако, способствовали передаче кишечного шистосомоза произойти в верхней части долины Аваш, изменив ее гидрологию и введение орошения.

На Западе Африка, мочевые и кишечные формы шистосомоза стал очень эндемичным в районе Office du Niger. Орошение по схеме средняя распространенность мочевого шистосомоза составила 64,4%, по сравнению с 19,9% речных сообществ, а средняя распространенность кишечного шистосомоза 53.9%, по сравнению с рекой сообщества — 1,9%.

Эффекты малых плотин по распространенности бильгарции в Африке

Во всем в полузасушливых районах Африки люди построили много небольших земляные дамбы для обеспечения поливной водой в сухой сезон выращивание. Хотя отчеты часто обвиняют эти плотины в распространении шистосомоз, существует мало доказательств, подтверждающих такой претензии.

Малые плотины в полузасушливой зоне Западной Африки получают наибольшее количество внимание.Хотя плотины построены для орошения в засушливый сезон. расширил ареал Bulinus rohlfsi улиток, обыкновенных переносчик мочевого шистосомоза в Западной Африке, это не вызвать заметное увеличение распространенности мочевыводящих путей. шистосомоз.

Несколько исследования в той же экологической зоне Судано-Сахеля, что и северные Нигерия отметила, что свидетельства связи небольших земляных плотин с шистосомоз отсутствовал. В Буркина-Фасо природный сезонный пруды, заселенные улитками Bulinus truncatus встречаются чаще и опасные места заражения, чем искусственные водохранилища, созданные небольшими дамбами.

В Камерун, общенациональное исследование не выявило ассоциации между заболеваемостью шистосомозом и мелкими плотинами. Вместо, временные пруды и хозяева для улиток, адаптированные к низким сезонным осадкам допускает интенсивную передачу мочи и кишечника шистосомоз во всем северном Камеруне, независимо от плотин.

Вопреки опыт Нигерии, Буркина-Фасо и Камеруна, одно исследование в северной Гане показали, что небольшие плотины связаны с шистосомоз.Данные, собранные в 1960-61 гг., Показали, что распространенность шистосомоза на востоке, более плотно заселил часть того, что было Верхним регионом Ганы. Значение распространенность мочевого шистосомоза в восточной части региона доля составила 19,8% в 15 районах без плотин, 42,3% в 16 районов с плотинами 12 лет, и 52,0% для 6 районов с плотинам 3 года. Районы в западной части области с у немногих плотин или без них уровень инфицирования был ниже 10% в 6 районах, и От 10 до 29% в 10 других.Напротив, распространенность была более 70% в 2 случаях. из 3-х западных районов, содержащих плотины.

The борьба с болезнями, связанными с водой

Контроль болезней, связанных с водой, могут возникать в ряде способы, некоторые из которых усиливают друг друга. Три типа выделены меры [8]:

• меры направленные на возбудителей болезней: иммунизация, профилактика или лечебные препараты;
• меры, направленные при уменьшении плотности переносчиков или продолжительности их жизни: химические, биологический и экологический контроль;
• меры по уменьшить контакт человека / переносчика или человека / патогена: здоровье образование, меры индивидуальной защиты и защита от комаров домов.

из выше, меры экологического контроля считаются долговечные и экологически чистые. К ним относятся предотвращение или удаление водной растительности, облицовка каналов цементом или пластик, регулярно колеблющийся уровень воды, периодический быстрый осушение оросительных каналов, предотвращение загрязнения воды тела с фекалиями, снабжение безопасной и чистой питьевой водой, подходящее размещение жилья фермеров и т. д. Например, в Зимбабве, в общинном ирригационном проекте для мелких землевладельцев Мушандике, принятие этих мер привело в течение трех лет при падении уровня инфицирования с первоначальных 70 до 80% практически до нуля.

Потенциал воздействие штопалок и резервуаров на окружающую среду

выгодами проекта плотины являются борьба с наводнениями и обеспечение более надежное и качественное водоснабжение для полива, бытовое и промышленное использование. Интенсификация сельского хозяйства локально путем орошения может снизить нагрузку на неочищенные лесные угодья, нетронутая среда обитания диких животных и маргинальные сельскохозяйственные угодья. земля. Кроме того, плотины создают водохранилище и рыбный промысел. возможности для сельскохозяйственного производства на водохранилище просадки, которая с лихвой компенсирует потери в этих секторов в связи со строительством плотины.

Однако проекты крупных плотин вызывают необратимые изменения окружающей среды обширный географический район и, следовательно, есть потенциал для значительные воздействия. Критика таких проектов выросла в последнее десятилетие. Суровые критики утверждают, что, поскольку выгоды от плотин перевешивают их социальные, экологические и экономические издержки, строительство больших плотин неоправданно. В некоторых случаях, экологических и социальных издержек можно избежать или свести к минимуму приемлемый уровень за счет тщательной оценки потенциальных проблем и внедрение экономически эффективных корректирующих мер.

Запрудить реки и создание озерной окружающей среды глубоко меняет гидрология и лимнология речной системы. Драматические изменения происходят во времени потока, качества, количества и использования воды, водная биота и отложения в бассейне реки. Площадь влияние проекта плотины простирается от верхних пределов водосбор до устья, прибрежная и оффшорная зона. Хотя есть прямые экологические воздействия, связанные со строительством плотины (например, пыль, эрозия, проблемы заимствования и утилизации), наибольшая воздействия в результате затопления воды, затопления земли до формирование резервуара и изменение потока воды ниже по течению.Эти воздействия оказывают прямое воздействие на почвы, растительность, дикую природу и дикие земли, рыболовство, климат и особенно человек населения в этом районе.

Увеличено давление на возвышенности над плотиной — обычное явление вызвано переселением людей из затопленных территорий и неконтролируемым притоком новичков в водосбор бассейна. Ухудшение окружающей среды на месте, а также снижение качество воды и увеличение скорости седиментации в резервуар в результате расчистки лесных земель для сельского хозяйства, выпас скота, использование сельскохозяйственных химикатов и деревья распиловка древесины или дров.

The влияние плотин на наводнение

функция плотин и водохранилищ в борьбе с наводнениями заключается в сокращении пиковые потоки, попадающие в зону, подверженную наводнениям. Вместо того, чтобы поддерживать высокий уровень воды для увеличения напора или устойчивого водоснабжения для орошения, операции по борьбе с наводнениями требует, чтобы вода уровни преднамеренно удерживаются пониженными до и во время сезон паводков, чтобы сохранить способность хранить любые входящие паводковые воды.Однако поймы могут быть продуктивными. среды, потому что наводнение делает их такими. Пополнение запасов влажность почвы и восполняет богатые аллювиальные почвы паводком отложения ила. В засушливых районах наводнение может быть единственным источником естественного орошения и обогащения почвы. Сокращение или устранение наводнения может привести к обеднению наводнения спад земледелия, пополнение подземных вод, естественная растительность, диких животных и поголовье скота в пойме, которые адаптированы к естественным циклам паводков.

Поддерживать уровень продуктивности природных систем, компенсационный необходимо принять меры, такие как внесение удобрений или орошение земли сельскохозяйственного назначения. Кроме того, когда меры по канализации уменьшить частоту наводнений, осадки попадают в речные системы от водосборных площадей выше по течению будут переданы в устье реки, если ниже по течению нет участков перелива. Модификация канала может привести к ряду отрицательных воздействие на окружающую среду.Любая мера, увеличивающая скорость поток увеличивает эрозионную способность воды. Несмотря на то что улучшение канала может облегчить проблемы с наводнением в площадь обработки, пики паводков могут увеличиться ниже по течению, таким образом, просто переносит проблему в другое место. Дамбы построены на пойма, чтобы исключить воду из определенных участков, влияет на гидрологию местности и может оказать влияние на дикую природу и среда обитания и передвижение домашнего скота.

The влияние плотин на рыболовство и животный мир

Рыболовство вдоль рек обычно снижается из-за изменений в реках расход, ухудшение качества воды, перепады температуры воды, потеря нерестилищ и препятствия для миграции рыб.А водохранилище, иногда более продуктивное, чем предыдущее Однако рыболовство на берегу реки создается.

В реках с биологически продуктивными устьями, как морскими, так и эстуарными рыба и моллюски страдают от изменений в потоке и качестве воды. Изменения в потоках пресной воды и, следовательно, в балансе солености в устье изменит распределение видов и модели размножения рыба. Изменения уровня питательных веществ и снижение качества речная вода также может оказывать сильное воздействие на продуктивность лимана.Эти изменения также могут иметь серьезные воздействие на морские виды, которые питаются или проводят часть своей жизни цикл в устье, или на них влияют изменения качества воды в прибрежных районах.

наибольшее влияние на дикую природу будет иметь потеря среды обитания в результате заполнения водохранилищ и изменений в землепользовании в площадь водосбора. Могут быть нарушены миграционные режимы диких животных резервуаром и сопутствующими разработками. Водная фауна, включая водоплавающих птиц, земноводных и рептилий, может увеличиваться, потому что резервуара.

Социально-экономический воздействует на схемы орошения

Целью ирригационных проектов является увеличение сельскохозяйственных производства и, следовательно, для улучшения экономических и социальных благополучие сельского населения. Однако изменение землепользования модели могут иметь другое влияние на социальную и экономическую структуру проектной площади. Небольшие участки, права коммунального землепользования и все конфликтующие традиционные и юридические права на землю создают трудности при переводе земель под орошаемое земледелие.Практика землевладения / владения почти наверняка будет нарушена капитальными реабилитационными работами, а также новым орошением проект. Подобные проблемы возникают в результате изменения прав к воде. Увеличение неравенства в возможностях часто является результатом изменение характера землепользования или водопользования. Например, владельцы получают большую выгоду, чем арендаторы или те, у кого коммунальные права на землю. Доступ к улучшениям и изменениям в инфраструктура, вероятно, потребует некоторых изменений планировки месторождений и потеря некоторых возделываемых земель.

Орошение проекты, как правило, способствуют увеличению плотности населения, либо из-за увеличения производства в этой области, либо из-за того, что они являются частью проекта по переселению. Воздействие в результате изменения в демографическом / этническом составе могут быть важны и должны учитываться на этапе планирования проекта через: например, наличие достаточной инфраструктуры.

Самый значительная проблема, возникающая при строительстве большой плотины, переселение людей, перемещенных в результате затопления земель и дома.Это может быть особенно разрушительным для сообществ и нечувствительная разработка проекта вызовет ненужные проблемы из-за отсутствия неадекватной компенсации пострадавшему населению. Миграция и перемещение людей соразмерны сбой в общественной инфраструктуре, что приводит к социальных волнений и может способствовать недоеданию. Как пример количества людей, перемещенных в результате строительства плотина, заполнение водохранилища за Высокой Асуанской плотиной от 50000 до 60000 человек в Египте и около 53000 человек в суданская часть.

Изменение схемы земли и рабочие нагрузки в результате внедрения или формализация ирригации может затронуть мужчин и женщин, этнические группы и социальные классы неравномерно. Группы, использующие общая земля, чтобы зарабатывать на жизнь или обеспечивать свое домашнее хозяйство обязанности, например, изготовление древесного угля, охота, выпас скота, сбор топливной древесины, выращивание овощей и т. д. может быть окажется в невыгодном положении, если та же самая земля будет передана под орошение. сельское хозяйство или строительство ирригационной инфраструктуры.Женщины, группы мигрантов и более бедные социальные классы часто теряли доступ к ресурсам и получил повышенную рабочую нагрузку. И наоборот, увеличение доходов и улучшение питания от орошаемых сельское хозяйство может принести пользу, в частности, женщинам и детям.

Самый общие социально-экономические проблемы, снижающие доходность мощность оросительных схем:

• Социальные организация эксплуатации и обслуживания поливов (O&M).Плохая эксплуатация и техобслуживание в значительной степени способствует долгосрочные проблемы засоления и заболачивания, которые необходимо устранить. должным образом спланировано на стадии проектирования, чтобы выдержать долгосрочное развитие схем.

• Сниженная гибкость ведения сельского хозяйства. Орошение может быть только жизнеспособным с дорогостоящими культурами, что сокращает масштабные мероприятия например, пасущиеся животные, работающие на лесных участках и т. д.

• Изменение трудовых режимов, делающих трудозатратным орошение непривлекательно.

• Недостаточная внешняя поддержка, такая как рынки, агрохимия. ресурсы, расширение и кредитные линии.

Пользователь участие на этапах планирования и проектирования как новых схемы и восстановление существующих схем, а также как предоставление консультативных, маркетинговых и кредитных услуг, может минимизировать негативные воздействия и максимизировать позитивные.

Альтернативы для смягчения негативного воздействия ирригационных проектов

Альтернативы существуют для смягчения неблагоприятных последствий развития орошения.Некоторые из них перечислены ниже:

• расположение ирригационный проект на участке, подверженном негативным воздействиям. минимизирован;

• повышение эффективности существующих проектов и восстановление использовать деградированные пахотные земли, а не создавать новые ирригационный проект;

• разработка небольших ирригационных систем в индивидуальном владении как альтернатива крупномасштабным, государственным и управляемым схемы;

• использование оросительных систем и систем микроорошения для снизить риск заболачивания, эрозии и неэффективности водопользование;

• используя очищенные сточные воды, где это необходимо, чтобы производить больше вода, доступная другим пользователям;

• поддержание паводковых потоков ниже плотин, чтобы гарантировать, что адекватная территория затопляется каждый год, среди прочего, для рыболовной деятельности.

Роль водно-болотных угодий и воздействие проектов освоения водных ресурсов

Водно-болотные угодья в западноафриканском Сахеле
Водно-болотные угодья Хадейя-Нгуру
Воздействие канала Джонглей на Судд болота

Болотные угодья являются дикими землями, имеющими особое значение как с экономической, так и с экономической точки зрения. экологически.Наиболее важные роли, которые выполняют водно-болотные угодья являются:

• Консервация биологического разнообразия: для многих видов креветок, рыб и водоплавающих птиц, приливных и пресноводных болот, прибрежных лагун и устья также имеют жизненно важное значение как нерестилища в качестве плацдармов на маршрутах их миграции. Все виды водно-болотные угодья могут служить убежищем для уникальных растений и животных.

• Производство товаров: водно-болотные угодья — одни из самых продуктивных экосистемы в мире.Эстуарии и приливно-болотные угодья, в определенные мангровые заросли являются важными рассадниками для большинства виды рыб и креветок, которые позже вылавливаются в открытом море. Мелководные районы, как правило, являются богатыми рыболовными угодьями. Поймы являются важными пастбищами для крупного рогатого скота и дикая природа и важные нерестилища многих видов рыб. Болотный лес может давать ценную древесину.

• Производство услуг: водно-болотные угодья могут способствовать развитию местного осадков и может быть эффективной и недорогой очисткой воды система (травянистые болота), зона отдыха (охота, рыбалка, катание на лодках), защита от наводнений и обеспечение защита берегов от штормовой эрозии (мангровые заросли).

Несмотря на их важность, водно-болотные угодья находятся под угрозой, в частности, из-за прямое преобразование водно-болотных угодий в сельское хозяйство и проекты, которые влияют на гидрологию водно-болотных угодий, например, строительство плотин, борьба с наводнениями, снижение дренажа водоносного горизонта и орошение и другие системы водоснабжения.

разделы ниже описывают некоторые важные водно-болотные угодья в Африке, но список далеко не исчерпывающий.

Водно-болотные угодья в Западноафриканский Сахель

Сенегал река омывает запад Мали, север Гвинеи, север Сенегал и юг Мавритании (карта 1).главная река Нигер тянется через Мали, Республику Нигер и Нигерию (Карта 2). Границы Нигера, Нигерии, Камеруна и Чада встречаются в Озеро Чад (карта 3). Для всех этих стран речные долины и озера имеют огромное экономическое значение из-за их высокая урожайность. Мавритания, Мали, Нигер и Чад, чьи территории по большей части пустынные, рисуют их сельскохозяйственные ресурсов и большей части их животного белка из рыболовство и животноводство в долинах рек.Состояния вдоль водотоки действуют согласованно, чтобы увеличить использование водные ресурсы и избежать опасностей засухи. Это вопрос обеспечения господства над паводковыми водами для выращивания риса и других зерновых культур, а также использования поверхностных вод для орошения. Эти операции неизбежно приводят к изменению экологических условий. На практике это приведет к значительным потерям водных ресурсов. местообитаний и к заметному сокращению рыб и водоплавающих птиц.

регионов таких как южная часть Сахеля, с сильно сезонным режим дождя и все же с достаточным количеством осадков для поддержки сезонное сельское хозяйство и скотоводство, поддерживают большое количество люди.Поймы, болота и озера предоставляют широкий спектр экологические ресурсы и экономические возможности. Без водно-болотные угодья, засушливые районы западноафриканского Сахеля были бы одновременно менее продуктивно и более опасно как место для жизни людей.

В полузасушливая зона Западной Африки, характер осадков и реки расход сильно сезонный. На севере Нигерии большая часть осадки выпадают всего за три-четыре месяца, с июня по Сентябрь.В течение этого короткого сезона дождей количество осадков превышает происходит эвапотранспирация и сток. Реки саванны текут сильно, но начинают сжиматься по мере того, как дожди заканчиваются. Во время мокрой возможно сезонное богарное земледелие, и есть обширные пастбища, обеспечивающие относительно питательный выпас скота вдали от речных долин. Когда дожди заканчиваются, эти ресурсы тоже засыхают, и скотоводы сосредотачиваются на оставшихся водно-болотных угодий в речных долинах или более крупных водно-болотных угодий, таких как дельта река Сенегал, внутренняя дельта Нигера в Мали или озеро Чад.

Это также только в этих областях сельское хозяйство может продолжаться в засушливую сезон. Во многих районах выращивают рис, либо во время дождя, прибывают наводнения, или когда наводнения отступают. Наводнение — спад такие культуры, как сорго или бобы, высаживаются по мере того, как вода отступает, и фермеры роют колодцы или используют оставшиеся лужи для орошения небольших сады с ведрами, навесами или, в последнее время, небольшими насосами. В то же время другие виды экономической деятельности, такие как рыболовство, тоже связано с меняющимся флудом.Многие рыбы выходят вбок русловых бассейнов в пойму для размножения, и их потомство ловится по мере того, как вода отступает. Позже в сухом В сезон вылавливаются сами остаточные лужи в русле реки. Высокая продуктивность рыболовства большей части сезонных затоплению пойменных территорий способствуют, по крайней мере частично, богатый питательными веществами навоз, оставленный пасущимися животными во время предыдущий сухой сезон.

В долинах таких как Сенегал или обширные затопленные равнины Внутреннего Нигера Дельта, годовой цикл фермеров, пастухов и рыболовов тесно связан с сезонным циклом наводнений.Пойма Сенегала простирается до 30 км в ширину и тянется на 600 км. ниже Бакеля. Он охватывает в общей сложности около 1 млн га и поддерживает фермеров, скотоводов и рыболовецкие сообщества. Вплоть до полмиллиона человек зависят от посевов, связанных с наводнением, в «ваало» земля поймы.

Есть все больше доказательств того, что крупномасштабные капиталоемкие схемы развития не предусматривают ни ассортимент продуктов питания ни экономическая отдача от традиционных систем.Исследования, сравнивая эффективность на единицу воды традиционного обширные системы выращивания, выпаса и рыбалки в Внутренняя дельта Нигера с интенсивным современным проектом офиса du Niger, показал, что обе системы производят примерно одинаковую валовую маржа прибыли, даже если текущие расходы и управленческие расходы для схемы полива. Однако обширная система производит мясо, молоко, рыбу и рис по сравнению с система орошения только для риса.Что еще более важно, когда взимаются проценты, возникающие по схеме орошения во внимание, чистая прибыль от орошаемого риса превращается в потеря $ 0,65 / 100 м воды, в то время как обширные традиционные методы извлекают выгоду из «бесплатных услуг природы» и превращаются в чистая прибыль $ 0,42 / 100 млн в ценах 1984/85 [15a].

Содержание — предыдущий — следующий

Практика подразделения в градостроительстве ~ Городское и сельское планирование

Стандарты проектирования участков и участков используются сообществами для регулирования того, как земельные участки разделены на участки, которые можно разворачивать, и как эти участки впоследствии спроектированы и выложены в процессе разработки.Подразделение обычно включает создание эскизного плана. (показывающий план основного участка и положения для общественной инфраструктуры), и последующее создание более подробная предварительная таблица (с указанием следов здания и конкретных размеров), а затем завершается финальной площадкой, на которой создаются новые лоты. Сокращенные процедуры обычно устанавливается для небольших подразделений, предполагающих создание лишь нескольких лотов.

Стандарты дизайна сайта связаны и определяют основные параметры для разработки на индивидуальной участки, включая максимальный или минимальный размер участка, расположение зданий на участке, движение и схемы циркуляции, пешеходная связанность, сохранение открытых территорий и недопущение опасные зоны.

Сообщества все чаще обращают внимание на снижение опасностей при принятии стандартов планировки площадок. Для Например, от заявителей требуется избегать обозначенных на карте опасных зон (например, пойм) в новых разработка или разработка стратегий по снижению риска опасности. Что касается снижения опасностей, Основным преимуществом принятия эффективных стандартов подразделения и проектирования сайта является обеспечение того, чтобы новые разработки происходят качественно, хорошо продуманным образом, что позволяет избежать потенциально высоких опасные зоны, в дополнение к другим важным целям сообщества.Среди других преимуществ:

• Эффективен при управлении новыми разработками в растущих сообществах. Четко определяя опасные зоны позволяют выборным должностным лицам отказываться от новых разработок в небезопасных зонах.
• Обеспечивает дополнительную защиту для определенных опасных зон без согласования в каждом конкретном случае. Критерии утверждения могут быть указаны в кодексе, чтобы сделать ожидания понятными для разработчик и лица, принимающие решения.
• Может быть адаптирован к общему набору процедур проверки.Добавление природных опасностей в качестве компонент существующих правил подразделения может быть сравнительно легко выполнен с помощью поправка к постановлению.
• Относительно простой в обслуживании с течением времени после первоначального внедрения.

Участок земли

Раньше в каждом городе большая часть земель либо пустовала, либо использовалась неэффективно — спекулятивная перспектива. Были предложены различные методы, чтобы сделать упор на налогообложение земли. Необходимость регулирования деление городских земель было актуальным, так как использование и развитие земли составляет право, которым общество больше всего обязано, и это право может быть отозвано, если он нарушает условия.Земельный участок разделен на более чем 8 участков, каждый из которых предназначен для продаваться отдельно называется макетом, а менее или равным 8 разделам называется подразделение земли.

Для застройщика раздел земли — это прежде всего вопрос прибыли. Сообществу, это общественный интерес, от деятельности зависит качество жизни. Многие элементы в общая планировка реализована на время застройки земли, трассы, улицы и переулки, канализация и водопроводы, линии электропередач, школы, транспортные линии, полиция и пожарная охрана и т. д.

Процедура подразделения

• Земля обследована
• Консультации с официальными документами — предлагаемая автомагистраль, специальные сервитуты, право отвода и т.д. укажите размер, форму, количество лотов, местоположение улиц, радиусов, дренажа, инженерных сетей и т. д.
• Смета подготовлена ​​- стоимость разработки
• Предварительная карта находится в архиве местного агентства — получено одобрение, иначе включить предложение сделано, если таковые имеются, и повторно представить

Подразделение Практика

Местная администрация и Департамент социального обеспечения Керала, правила строительства 1984 года.В этом случае жилой застройки, каждый участок должен иметь среднюю ширину не менее 7,5 м и средняя глубина не менее 12м. В случае рядного жилья, где есть боковые открытые пространства. не требуется, участки должны иметь среднюю ширину не менее 4,5 м и среднюю глубину не менее 10 м. Площадь любых вновь разделенных, реконструированных или застроенных участков не подлежит менее 1,2 сотки (120 кв.м). Каждый участок должен иметь фасад не менее 6 м на любом участке. примыкающая ул.

Согласно Правилу № 27 КМБР, для застройки, включая раздел земли и участок застройка для жилого пользования.- Все новостройки, включая участки и участки застройки подлежат следующему, а именно: —

1. Площадь любого нового подразделения, реконструированного участка или участка под застройку не должна быть меньше более 125 квадратных метров при средней ширине 6 м: при условии, что для рядного жилья, где сторона открытых пространств не требуется, достаточно, если участок имеет среднюю ширину 4,50 м.
2. Каждый участок должен иметь фасад не менее 4 метров на любой прилегающей улице.
3. Каждая улица должна иметь ширину не менее 7,00 метров и иметь возможность передвижения.
4. Если площадь земельного участка под застройку, планировку или деление составляет 50 соток или более десяти процентов общей площади отводится под открытые рекреационные площадки и удобно расположен, чтобы быть доступным для жителей планировки. При условии, что при рассмотрении площадь земли, площадь любой прилегающей земли, принадлежащей одному и тому же владельцу, но не предлагаемое немедленное развитие должно быть принято во внимание.
5. Открытое пространство для отдыха, предоставляемое в соответствии с пунктом (iv), должно иметь доступ, как если бы оно было отдельный участок и по возможности он должен быть цельным и ни в коем случае не менее 2-х участков в площадь минимальной шириной 6 м.
6. Предложение по компоновке или частичному разделению должно соответствовать положениям опубликованных или санкционированный план развития области, и если земля затронута каким-либо резервированием для общественные цели, секретарь может согласиться скорректировать его точное местоположение в соответствии с застройкой, но не так, чтобы повлиять на его площадь.
7. Перекрестки улиц должны быть расширены или закруглены для обеспечения достаточного радиуса поворота и расстояние обзора для транспортных средств и сбоку, если расстояние до дороги должно быть не менее 4 метров до 10 метров и не менее 1 метра для дорог шириной более 10 метров.
8. В случае планировки или разделения земельного участка площадью два гектара и более необходимо предусмотреть подходящий участок под электротрансформатор.
9. В случае получения разрешений на застройку необходимо получить одобрение районного градостроителя. за землю до 0.5 га и согласование главного градостроителя для земля, превышающая эту площадь.
10. Если площадка является частью утвержденной планировки, копия схемы подразделения должна быть приложена к с планами на согласование.
11. Должны быть предусмотрены соответствующие устройства для отвода поверхностных вод.

Жилые участки

Площадь любого нового участка, реконструированного участка или участка под застройку должен быть не менее 125 квадратных метров при средней ширине 6.00 метров, при условии, что для рядной застройки, где не требуются боковые открытые пространства, достаточно, если на участке имеется средняя ширина 4,50 метра. Каждый участок должен иметь фасад не менее 4 метров на любом участке. примыкающая улица; каждая улица должна иметь ширину не менее 7,00 метров и иметь возможность передвижения: При условии, что в случае тупиков длиной не более 250 метров достаточно, если улица (тупик) имеет ширину не менее 5,00 м, а в случае тупиков не более 75 метров, достаточно, если на улице (тупике) не менее 3.00 метров шириной.

Согласно Правилу 29 застройка, включая раздел земли и застройку участка под промышленная застройка — все новые застройки, включая участки земли и участки. застройки подлежат следующему: —

1. Ширина каждой новой улицы, общественной или частной, предназначенной для использования в качестве проезжей части или проезжей части. предоставление доступа к организованной промышленной зоне или через нее, состоящей не менее чем из шести составляющих единиц, должен быть минимум 10 метров: при условии, что в случае небольших промышленных предприятий или тупика длина дороги не превышает 150 метров, минимальная ширина дороги должна составлять 7 метров.
2. Минимальный размер промышленного участка, примыкающего к улице, должен составлять 400 квадратных метров с ширина не менее 15 метров: при условии, что минимальные требования к участку в пункте (ii) должны не распространяется на небольшие промышленные предприятия.
3. В промышленных схемах место для установки трансформатора предоставляется по согласованию. с главным электриком или уполномоченным им должностным лицом.
4. Должно быть получено одобрение главного градостроителя или уполномоченного им должностного лица. за планировку промышленных улиц и земельных участков более пяти участков.Примечание: — Для целей настоящих правил малая производственная единица означает промышленную единицу, классифицируемую как такое время от времени правительство или промышленная единица, не включенная в Список 1 Закон о фабриках 1948 года.
5. Использование участков, предложенных для развития или перепланировки, регулируется положения, содержащиеся в плане развития или детальном градостроительном плане, подготовленном для местность. При условии, что там, где такой план не существует, использование участков должно соответствовать утверждению Главный градостроитель или уполномоченный им чиновник.

Введение в компоновку печатных плат для EMC

Некоторые схемы изготавливаются на крошечных кремниевых пластинах, а другие состоят из различных компонентов, соединенных кабелями. Однако схемы, которые часто находятся в центре внимания инженера по ЭМС, — это схемы, выложенные на стеклопластиковых эпоксидных плитах. Печатные платы, подобные изображенной на рисунке 1, можно найти почти во всех электронных системах. Компоненты цепи с металлическими штырями соединены медными штырями . Технология поверхностного монтажа (SMT) компоненты приклеиваются к верхней и / или нижней части платы. Вставка в отверстие Компоненты крепятся к плате штырями, которые проходят через плату и припаяны к дорожкам на противоположной стороне.

На однослойных платах все дорожки проложены на одной стороне платы. Двухслойные доски имеют следы с обеих сторон. Многие платы имеют несколько слоев медных дорожек, разделенных слоями стекловолоконной эпоксидной смолы (или аналогичного диэлектрика).Они называются многослойными досками. Количество слоев обычно четное. Четырехслойные доски очень распространены в недорогой продукции. Платы с десятками слоев иногда используются для соединения густонаселенных плат с большим количеством выводов компонентов.

Рисунок 1: Печатная плата.

Многослойные платы обычно имеют целые слои с сплошными медными пластинами, предназначенные для распределения мощности по компонентам на плате. Эти плоскости обычно называют в честь выводов компонентов, к которым они подключены.Например, медная плоскость, соединяющая все выводы компонентов V _CC с источником питания, часто называется плоскостью V _CC .

Размещение компонентов и трассировка трасс обычно играют решающую роль в определении электромагнитной совместимости продуктов, в которых используются печатные платы. Хорошо расположенные платы сами по себе не излучают значительно, и они хорошо справляются с минимизацией токов и полей, которые могут создавать помехи для кабелей или других объектов за пределами платы.Они также сконфигурированы так, чтобы свести к минимуму возможности внешних токов или полей для передачи мешающих сигналов на плату.

Стратегии размещения печатных плат

Большинство разработчиков плат используют список рекомендаций, помогающих размещать компоненты и трассировать трассы. Например, типичным правилом может быть «минимизация длины всех трасс, несущих цифровой тактовый сигнал». Часто разработчик не знаком с причиной указания или не полностью понимает последствия нарушения руководства для конкретного приложения.

Контрольный вопрос

Предположим, вы устанавливаете высокоскоростную многослойную печатную плату и вам нужно направить дорожку, несущую высокочастотный сигнал от цифрового компонента к аналоговому усилителю. Вы хотите свести к минимуму вероятность возникновения проблем с электромагнитной совместимостью (ЭМС), поэтому вы поищите в Интернете рекомендации по проектированию ЭМС и найдете три рекомендации, которые кажутся имеющими отношение к вашей ситуации:

1. минимизировать длину высокоскоростных трасс;
2. всегда зазоры между аналоговыми и цифровыми схемами; и
3. никогда не позволяет высокоскоростной трассе пересекать зазор в плоскости отражения сигнала.

Вы представляете себе три возможных стратегии маршрутизации, показанные на рисунке 2. Первая стратегия маршрутизации направляет трассу непосредственно между двумя компонентами, но оставляет плоскость между ними сплошной. При второй стратегии трассировки плоскость проходит через зазоры, но трасса проходит через зазор. Третья стратегия маршрутизации направляет след вокруг разрыва. Каждая из этих альтернатив нарушает одно из руководящих принципов. Какой лучший выбор?

Рисунок 2: Какая альтернатива маршрутизации трассировки является наилучшей?

Все ли альтернативы одинаково хороши, потому что они удовлетворяют 2 из 3 рекомендаций? Все ли они плохи, потому что все они нарушают хотя бы одно правило? Это вопросы, с которыми дизайнеры печатных плат сталкиваются каждый день.Правильный выбор может быть разницей между платой, отвечающей всем требованиям, и платой, которая имеет серьезные излучаемые излучения или проблемы с восприимчивостью. В этом случае один из вариантов намного лучше двух других. Однако, прежде чем мы дадим правильный ответ, давайте разработаем стратегию оценки макетов печатных плат. При правильной стратегии правильный ответ на этот вопрос викторины должен стать очевидным.

В этом руководстве мы рассмотрим 4 шага, которые должен применять каждый инженер EMC при компоновке печатной платы или проверке существующей конструкции платы.Эти шаги:

• Определите потенциальных источников электромагнитных помех и жертв
• Определите пути критического тока
• Определите возможные части антенны
• Изучите возможные механизмы сцепления.

Если сначала предпринять шаги, описанные выше, решения о размещении компонентов и трассировке станут более ясными. Также должно быть намного более очевидно, какие руководящие принципы проектирования наиболее важны, а какие совсем не важны для конкретного проекта.

Выявление потенциальных источников электромагнитных помех и жертв

Типичная печатная плата может иметь десятки, сотни или даже тысячи схем. Каждая цепь представляет собой потенциальный источник энергии, который в конечном итоге может быть непреднамеренно связан с другими цепями или устройствами. Каждая цепь также является потенциальной жертвой непреднамеренно связанного шума. Однако некоторые цепи с большей вероятностью, чем другие, будут источником шума, а другие цепи гораздо чаще станут жертвами. Инженеры EMC (и разработчики плат) должны уметь распознавать те цепи, которые являются потенциально хорошими источниками, и те, которые потенциально наиболее восприимчивы.Цепи, представляющие особый интерес, обсуждаются ниже.

Схемы цифровых часов

Синхронные цифровые схемы используют системные часы, которые должны быть отправлены на каждый активный компонент (на плате или вне его), который должен интерпретировать цифровой сигнал. Тактовые сигналы постоянно переключаются и имеют узкополосные гармоники. Часто они являются одними из самых мощных сигналов на печатной плате. По этой причине нередко можно увидеть узкополосные пики излучаемого излучения на гармониках тактовой частоты, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3: Излучение продукта с тактовой частотой 25 МГц .

На этом рисунке в излучаемых излучениях явно преобладают гармоники тактовой частоты 25 МГц. Минимальный уровень шума в диапазоне 200–1000 МГц — это тепловой шум анализатора спектра, используемого для выполнения измерения (с поправкой на коэффициент антенны). Чтобы сделать этот продукт совместимым со спецификацией излучаемого излучения FCC или CISPR класса B, необходимо уменьшить амплитуду тактового сигнала, непреднамеренную «антенну» сделать менее эффективной или ослабить тракт связи источник-антенна.

Цифровые сигналы

Большинство следов на цифровой печатной плате несут цифровую информацию, а не тактовые сигналы. Цифровые сигналы не так периодичны, как тактовые сигналы, и их случайный характер приводит к более широкополосному шуму. Цифровые сигналы, которые переключаются чаще, могут вызывать излучение, подобное тактовым сигналам. Примером этого может быть младший бит на шине адреса микропроцессора, поскольку пошаговое переключение последовательных адресов может вызвать переключение этого сигнала на тактовой частоте.Точная форма и сила излучения цифровых сигналов зависит от многих факторов, включая работающее программное обеспечение и используемую схему кодирования. Как правило, сигналы данных представляют собой менее проблемный источник, чем тактовые сигналы; однако высокоскоростные данные по-прежнему могут создавать значительный шум.

Цепи переключения мощности

Импульсные источники питания и преобразователи постоянного тока в постоянный генерируют различные напряжения путем быстрого включения и выключения тока в трансформаторе. Типичные частоты переключения находятся в диапазоне 10–100 кГц.Пики тока, генерируемые этим переключением, могут создавать помехи для вывода мощности и других устройств на плате. Хотя этот шумовой сигнал является относительно периодическим (то есть узкополосными гармониками), он проявляется как широкополосный шум во время испытания излучаемых излучений, поскольку расстояние между частотами гармоник меньше разрешающей способности полосы пропускания измерения.

Небольшой горб в минимальном уровне шума около 120 МГц на рисунке 3 вызван шумом переключения мощности. В этом продукте шум переключения незначителен по сравнению с шумом часов.Однако в других изделиях шум переключения мощности может преобладать, поскольку только верхние гармоники шума переключения попадают в частотный диапазон, в котором измеряется излучаемое излучение. Шум переключения мощности всегда можно уменьшить, уменьшив время перехода схемы переключения. Однако это снижает эффективность источника питания, поэтому предпочтительны альтернативные методы. Возможные решения обсуждаются в руководстве по проводимым электромагнитным помехам.

Аналоговые сигналы

Аналоговые сигналы могут быть широкополосными или узкополосными, высокочастотными или низкочастотными.Если на вашей плате используются аналоговые сигналы, рекомендуется ознакомиться с тем, как эти сигналы выглядят как во временной, так и в частотной областях. Особенно сложно работать с узкополосными высокочастотными аналоговыми сигналами. К счастью, поскольку аналоговые сигналы, как правило, чувствительны к низким уровням шума, проблемы целостности сигнала обычно диктуют необходимость их размещения таким образом, чтобы свести к минимуму излучаемые излучения.

Трассы питания постоянного тока и низкоскоростные цифровые сигналы

Вообще говоря, мощность постоянного тока и низкоскоростные цифровые сигналы не имеют достаточной мощности на частотах излучаемого излучения, чтобы создавать проблемы.Тем не менее, эти следы часто являются источником наиболее серьезных проблем с излучением. Это связано с тем, что непреднамеренные высокочастотные напряжения и токи на этих дорожках могут быть такими же или большими, чем напряжения и токи на высокоскоростных дорожках.

Рис. 4. Ближнее магнитное поле над интегральной схемой в корпусе.

На рисунке 4 показана карта ближнего магнитного поля над модулем динамической памяти с произвольным доступом, обычно используемым в персональных компьютерах.Ближнее магнитное поле указывает на токи, протекающие в выводной рамке блока компонентов. Частота измерения — это третья гармоника тактовой частоты. Обратите внимание, что от выводов источника питания постоянного тока потребляется больше тока, чем от сигнальных выводов.

Рисунок 5: Ближнее магнитное поле над микропроцессором.

На рисунке 5 показан аналогичный график ближних магнитных полей над микропроцессором, реализованным в программируемой вентильной матрице (FPGA).На этом рисунке мы видим, что токи, подаваемые на некоторые из низкоскоростных адресных линий, почти такие же сильные, как токи в тактовом сигнале.

Как высокочастотные токи и напряжения появляются на низкочастотных линиях передачи данных? Это может произойти несколькими способами. Большинство из них связано с конструкцией и компоновкой интегральных схем (ИС), подключенных к этим дорожкам. Некоторые ИС хорошо справляются с сдерживанием своего внутреннего шума, а другие — нет. Плохая конструкция может привести к высокочастотным колебаниям напряжения на каждой входной и выходной дорожке, подключенной к ИС.Хороший дизайн может быть относительно тихим.

При размещении печатной платы с незнакомой ИС, которая внутренне синхронизируется на высокой частоте, рекомендуется рассматривать каждый вывод на этой ИС, как если бы это был высокочастотный источник с теми же характеристиками, что и внутренние часы. . В противном случае мощные или низкоскоростные цифровые трассы могут быть наиболее значительными источниками излучаемых излучений.

Определение текущих путей

Возможно, самое важное различие между разработчиками цифровых схем и инженерами по ЭМС заключается в том, что инженеры по ЭМС (и целостности сигналов) уделяют пристальное внимание токам, протекающим в цепи, а также напряжениям.Это очень важный момент. Самые плохие конструкции являются прямым результатом игнорирования того, где могут протекать сигнальные токи.

Хотя это уже обсуждалось в предыдущем разделе, предмет идентификации пути тока настолько важен для хорошей конструкции печатной платы, что здесь стоит рассмотреть основные концепции. Прежде всего,

1. Ток течет по петлям.

То же количество тока, которое протекает с одной стороны источника, должно подаваться с другой стороны.Также

2. Ток идет по пути наименьшего сопротивления.

На низких частотах (кГц и ниже) в импедансе преобладает сопротивление, поэтому ток идет по пути (-ам) наименьшего сопротивления. На высоких (МГц и выше) частотах в импедансе преобладает индуктивность, поэтому ток идет по пути наименьшей индуктивности.

Рассмотрим компоновку печатной платы, показанную на рисунке 6. Сигнал с частотой 50 МГц распространяется по дорожке над плоскостью от компонента A к компоненту B. Мы знаем, что равное количество тока, следовательно, должно течь от компонента B к компоненту A.В этом случае мы предположим, что этот ток выходит из вывода Компонента B, обозначенного GND, и возвращается к выводу Компонента A, обозначенному GND. Поскольку предусмотрена сплошная плоскость и контакты заземления обоих компонентов близки, можно сделать вывод, что ток проходит по кратчайшему пути между ними. Однако теперь мы знаем, что это неверно. Высокочастотные токи идут по пути наименьшей индуктивности или по пути наименьшей площади контура. Таким образом, большая часть сигнального тока, возвращающегося в плоскость, проходит по узкому пути (путь 2) непосредственно под дорожкой сигнала.

Рисунок 6: По какому пути проходит обратный ток сигнала?

Если бы плоскость по какой-либо причине была закрыта промежутком, как показано на рисунке 7, промежуток в позиции 2 мало повлиял бы на целостность сигнала или на излучаемые излучения. Однако пробел в позиции 1 может привести к серьезным проблемам. Ток, возвращающийся в самолет по следу, вынужден обходить разрыв. Это значительно увеличивает площадь сигнального шлейфа.

На низких частотах (обычно на частотах кГц и ниже) сопротивление плоскостей имеет тенденцию распространять ток, так что ток, протекающий между двумя удаленными точками, может покрывать большую часть платы, как показано на рисунке 8.На платах со смешанными сигналами, с низкочастотными аналоговыми и цифровыми компонентами, это может создать проблемы. На рисунке 9 показано, как правильно размещенный зазор в плоскости заземления может защитить цепи, расположенные в определенной области платы, от низкочастотных обратных токов, текущих в плоскости.

Рис. 7. Какое положение зазора влияет на прохождение обратного тока сигнала?

Рисунок 8: Путь низкочастотного обратного тока

Рис. 9. Путь низкочастотного обратного тока с плоскостью с зазором .

Идентификационные антенны

В разделе, посвященном электромагнитному излучению, указано, что в основном необходимо выполнить 3 условия, чтобы большинство непреднамеренных антенн, с которыми сталкивается инженер по электромагнитной совместимости, эффективно излучали:

1. Антенна должна состоять из двух частей;
2. : обе части не должны быть электрически маленькими;
3. что-то должно индуцировать напряжение между двумя частями.

Большинство печатных плат электрически малы на частотах ниже примерно 100 МГц (λ> 3 метра).Это означает, что любые эффективные части антенны должны быть относительно большими по сравнению с большинством компонентов платы. Как правило, на низких частотах единственные жизнеспособные части антенны — это подключенные кабели и / или металлическое шасси. Если печатная плата расположена таким образом, чтобы свести к минимуму возможность наведения напряжения между любыми двумя из этих возможных частей антенны, то вероятность возникновения проблемы излучаемого излучения или излучаемой восприимчивости гораздо ниже.

На Рисунке 10 показаны две компоновки печатных плат.Разъемы и соединения шасси представляют собой возможные эффективные части антенны. Компоновка № 2 с меньшей вероятностью будет иметь проблемы связи по излучению на частотах ниже 100 МГц, потому что в ней меньше вероятность возникновения значительного напряжения между любыми двумя проводниками, способными служить эффективной антенной. Этого удалось добиться, просто разместив два разъема на одной стороне платы.

Рис. 10. Два макета печатных плат.

На частотах выше 100 МГц длины волн короче, и возрастает вероятность того, что объекты, установленные на плате (или самой плате), могут служить эффективными частями антенны.Тем не менее, даже на частотах до нескольких ГГц эти части антенны должны быть относительно легко обнаружены. Например, на частоте 1 ГГц длина волны в свободном пространстве составляет 30 см. Четверть длины волны составляет 7,5 см. Следовательно, эффективная антенная часть должна быть длиной не менее нескольких сантиметров и приводиться в движение относительно чего-то такого же большого или большего. Напомним, что дифференциальные токи (токи, обратный путь которых находится поблизости) являются относительно неэффективными источниками излучения. Это означает, что трасса, лежащая рядом или выше ее текущего обратного пути, не является хорошей частью антенны.Таким образом, если одна половина нашей антенны представляет собой металлическую плоскость на плате, другая половина должна выступать вверх и в сторону от плоскости. Это помогает легко идентифицировать эти части антенны даже на относительно высоких частотах. В таблице 1 перечислены общие части антенн, которые можно найти на печатных платах выше и ниже 100 МГц.

Таблица 1: Объекты печатной платы, которые могут или не могут быть частями хорошей антенны .

Обозначение соединительных механизмов

После того, как мы определили потенциальные источники или жертвы и потенциальные антенны, хорошая компоновка платы — это просто вопрос минимизации связи между ними.Ранее мы узнали, что существует всего 4 категории возможных механизмов электромагнитной связи:

• Муфта токопроводящая,
• Муфта электрического поля
• Магнитная муфта
• Радиация.

Поскольку мы говорим о связи между источником и его антенной на одной печатной плате, у нас вряд ли будет связь излучения. Следовательно, нам необходимо рассмотреть только три механизма связи.Кондуктивная связь будет иметь место только в том случае, если идентифицированный нами источник напрямую управляет одной исправной частью антенны относительно другой. Примером кондуктивной связи может быть след сигнала, который был достаточно длинным, чтобы быть эффективной частью антенны, управляемой относительно плоскости возврата сигнала, но не проходящей через эту плоскость. В этом случае источник будет источником сигнала, а антенна — парой след-плоскость. Очевидно, что высокочастотные сигналы, подаваемые непосредственно на дорожки или другие проводники, необходимо возвращать к их источнику на других проводниках, которые находятся поблизости, чтобы избежать излучаемых излучений из-за прямой кондуктивной связи между источником и антенной.

Кондуктивная связь, как правило, легко обнаруживается после идентификации источника и частей антенны. Однако механизмы связи полей менее очевидны. Чтобы сделать связь поля более интуитивной, удобно рассматривать связь электрического поля как связь, которая пропорциональна напряжению источника (, управляемое напряжением, ), а связь магнитного поля как связь, которая пропорциональна току источника ( текущий управляемый ).

Рис. 11: Соединение проводов печатной платы с радиатором.

Муфта управляемая напряжением

Пример управляемой напряжением связи, которая приводит к излучаемым излучениям, проиллюстрирован на Рисунке 11 (a), где показана трасса сигнала, проложенная под радиатором. Если радиатор не является электрически маленьким, он потенциально является эффективной частью антенны. Металлические плоскости платы — еще одна потенциальная часть антенны. Дорожка не подключается напрямую к радиатору, поэтому нет кондуктивной связи. Однако напряжение на дорожке может управлять радиатором относительно платы, поскольку линии электрического поля между дорожкой и платой перекрываются радиатором, как показано на рисунке 11 (b).Эта связь электрического поля может быть представлена ​​емкостями, как показано на рисунке 11 (c). Напряжение, наведенное на радиаторе относительно платы, равно

Обычно разработчики плат избегают прокладывать трассы высокоскоростных сигналов непосредственно под большими радиаторами. Другой более распространенный пример связи, управляемой напряжением, показан на рисунке 12. Активный компонент зажат между печатной платой и радиатором. Опять же, ни плата, ни радиатор не являются электрически маленькими на интересующей частоте.Среднее напряжение на компоненте не равно напряжению на плате из-за того, что компонент потребляет высокочастотный ток через конечную индуктивность соединения, как показано на рисунке 12 (a). Это напряжение приводит в движение поверхность компонента относительно поверхности платы, как показано моделью на Рисунке 12 (b). Между радиатором и источником нет прямой связи, поэтому кондуктивной связи мы не могли. Однако емкость между поверхностью компонента и радиатором обеспечивает непрямое (электрическое поле) соединение.

Рис. 12: Напряжение компонентов, управляющих радиатором, относительно печатной платы.

Обратите внимание, что в этом случае именно ток, управляющий индуктивностью, создал напряжение источника. Другими словами, в процессе связи участвовало магнитное поле. Тем не менее, поле, связывающее компонент с антенной, представляет собой электрическое поле, и излучаемые излучения пропорциональны напряжению компонента относительно платы. Поэтому мы по-прежнему называем это сцеплением, управляемым напряжением.

Токовая муфта

Когда связь между источником и антенной возникает из-за магнитного поля и пропорциональна току сигнала, это называется токовой связью . Разработчики схем часто думают о сигналах как о напряжениях и, следовательно, с меньшей вероятностью могут случайно запустить хорошую антенну с помощью напряжения сигнала. Однако, если они не будут учитывать, где протекают токи, есть большая вероятность, что их конструкция может управлять двумя хорошими частями антенны с помощью магнитного поля.

Очень распространенный пример токового соединения проиллюстрирован на Рисунке 13. У хорошо спроектированной платы разъемы прикреплены к каждой стороне. На данный момент мы предположим, что кабели идеально экранированы, а экраны кабелей подключены к «заземляющей» плоскости на печатной плате. Схема, состоящая из одной микрополосковой дорожки, возбуждаемой на одном конце и оканчивающейся на другом конце, расположена между двумя разъемами.

Мы уже знаем, что микрополосковые дорожки не являются эффективными источниками излучаемого излучения, поэтому единственными возможными частями антенны в этой конструкции являются два экрана кабеля, и оба они «заземлены».Мы ожидаем, что две части антенны будут иметь одинаковый потенциал, потому что они соединены друг с другом широкой медной пластиной. Однако помните, что важным требованием к заземляющему проводнику является то, что он не должен пропускать преднамеренные силовые или сигнальные токи.

Рисунок 13: Пример токового соединения на печатной плате.

Как показано на Рисунке 13 (b), «земля» в этой конструкции действительно пропускает сигнальные токи. Фактически, ток, протекающий в плоскости, генерирует магнитный поток, который вращается вокруг плоскости.Если мы рассмотрим два кабеля как части антенны и представим путь тока антенны с помощью импеданса антенны, показанного на рисунке 13 (c), станет очевидным, что токи, протекающие в цепи микрополосковой трассировки, индуцируют напряжение в плоскости, которая возбуждает один кабель относительно другого.

Хотя верно, что напряжения, индуцируемые в плоскости, обычно на несколько порядков ниже, чем напряжения сигналов, нескольких милливольт шума на эффективной антенне достаточно, чтобы превысить требования FCC и CISPR к излучаемым излучениям.Фактически, когда высокоскоростные цифровые компоненты расположены между разъемами на плате в неэкранированном продукте, очень трудно выполнить требования по излучению. С другой стороны, когда два разъема расположены рядом друг с другом, маловероятно, что магнитные поля будут индуцировать между ними достаточно напряжения, чтобы вызвать проблему.

Прямое подключение к вводу / выводу

Хотя, строго говоря, это не независимый механизм связи, общей проблемой, которая возникает при компоновке печатных плат, является прямое подключение источников шума к дорожкам, способным унести этот шум с платы.Пример этого показан на рисунке 14. Трасса с умеренной скоростью проходит вместе с другой трассой, которая присоединяется к соединителю. Напряжения и / или токи, передаваемые от одной дорожки к другой (через электрические или магнитные поля), могут распространяться по дорожке ввода / вывода и за пределы платы. В примере, показанном на рисунке, две части антенны могут быть либо кабелем ввода / вывода, подключенным относительно платы, либо одним проводом в кабеле ввода / вывода, управляемым относительно другого.

Рисунок 14: Возможная проблема сцепления.

Вы можете подумать, что это редкая проблема, потому что она довольно очевидна, как только вы ее видите. Однако на плате с сотнями и тысячами трасс, нанесенных автотрассировщиком, такая ситуация возникает чаще, чем следовало бы. Если ваш автотрассировщик не может проверить следы ввода-вывода, которые проложены поблизости от высокоскоростных трасс, то это следует сделать вручную. То же самое относится и к трассам ввода / вывода, проложенным в непосредственной близости от дорожек, подключенных к уязвимым входам, поскольку излучаемый шум проще всего попасть на плату через ввод / вывод.

Рекомендации по проектированию печатных плат

Как указывалось ранее в этих примечаниях, многие разработчики плат используют список руководящих принципов, помогающих размещать компоненты и трассировать трассы. Теперь, когда мы знаем немного больше об источниках шума, антеннах и механизмах связи на печатных платах, мы можем более внимательно изучить некоторые из этих рекомендаций по проектированию и понять, почему и когда они важны. Ниже приведен список из 16 рекомендаций по проектированию ЭМС для печатных плат с кратким обоснованием каждого из них.

1. Следует минимизировать длину трасс, по которым передаются высокоскоростные цифровые сигналы или часы.

Высокоскоростные цифровые сигналы и часы часто являются самыми сильными источниками шума. Чем длиннее эти следы, тем больше возможностей будет отделять энергию от этих следов. Помните также, что площадь петли обычно более важна, чем длина трассы. Убедитесь, что в непосредственной близости от каждой трассы имеется хороший путь возврата высокочастотного тока.

2.Длины дорожек, прикрепленных непосредственно к разъемам (дорожки ввода-вывода), должны быть минимизированы.

Дорожки, прикрепленные непосредственно к разъемам, скорее всего, являются путями передачи энергии на плату или от нее.

3. Сигналы с высокочастотным содержимым не должны проходить под компонентами, используемыми для ввода / вывода платы.

Трассы, проложенные под компонентом, могут емкостным или индуктивным образом передавать энергию этому компоненту.

4. Все разъемы должны располагаться на одном краю или на одном углу платы.

представляют собой наиболее эффективные части антенны в большинстве конструкций. Размещение их на одном краю платы значительно упрощает управление синфазным напряжением, которое может управлять одним разъемом относительно другого.

5. Между разъемами ввода-вывода не должно быть никаких высокоскоростных цепей.

Даже если два разъема находятся на одном краю платы, высокоскоростная схема, расположенная между ними, может индуцировать достаточно синфазного напряжения, чтобы управлять одним разъемом относительно другого, что приводит к значительным излучаемым помехам.

6. Критические сигналы или следы тактовых импульсов следует проложить между плоскостями питания / заземления.

Маршрутизация трассы на слое между двумя твердотельными плоскостями отлично справляется с ограничением полей этих трасс и предотвращает нежелательное связывание.

7. Выберите активные цифровые компоненты с максимально допустимым временем перехода вне кристалла.

Если времена перехода цифрового сигнала быстрее, чем они должны быть, мощность в верхних гармониках может быть намного выше, чем необходимо.Если времена перехода используемой логики быстрее, чем они должны быть, их обычно можно замедлить с помощью последовательных резисторов или ферритов.

8. Вся внешняя связь от одного устройства должна проходить через один и тот же разъем.

Многие компоненты (особенно большие устройства СБИС) создают значительный синфазный шум между разными выводами ввода / вывода. Если одно из этих устройств подключено более чем к одному разъему, этот синфазный шум потенциально может управлять хорошей антенной.(Устройство также будет более восприимчивым к излучаемым помехам, создаваемым этой антенной.)

9. Высокоскоростные (или восприимчивые) дорожки должны быть проложены как минимум в 2 раза от края платы, где X — расстояние между дорожкой и ее путем обратного тока.

Линии электрического и магнитного поля, связанные со следами очень близко к краю платы, сдерживаются хуже. Перекрестные помехи и связь между антеннами и антеннами, как правило, больше из-за этих трасс.

10.Пары трасс дифференциальных сигналов следует прокладывать вместе и сохранять одинаковое расстояние от любых сплошных плоскостей.

Дифференциальные сигналы менее восприимчивы к шуму и с меньшей вероятностью генерируют излучаемые излучения, если они сбалансированы (т. Е. Имеют одинаковую длину и одинаковое сопротивление по сравнению с другими проводниками).

11. Все плоскости питания (например, напряжения), которые относятся к одной и той же плоскости возврата питания (например, заземления), должны быть проложены на одном уровне.

Если, например, на плате используются три напряжения 3.3 вольта, аналоговый 3,3 вольт и 1,0 вольт; тогда обычно желательно минимизировать высокочастотную связь между этими плоскостями. Размещение плоскостей напряжения на одном слое гарантирует отсутствие перекрытия. Это также поможет обеспечить эффективную компоновку, поскольку маловероятно, что активные устройства потребуют два разных напряжения в любом месте на плате.

12. Расстояние между любыми двумя силовыми плоскостями на данном слое должно быть не менее 3 мм.

Если две плоскости подходят слишком близко друг к другу на одном слое, может возникнуть значительная высокочастотная связь.В неблагоприятных условиях искрение или короткое замыкание также могут стать проблемой, если плоскости расположены слишком близко друг к другу.

13. На плате с плоскостями питания и заземления не следует использовать никаких проводов для подключения к источнику питания или заземлению. Подключения следует выполнять с помощью переходного отверстия рядом с площадкой питания или заземления компонента.

Трассы на соединении с плоскостью, расположенной на другом слое, занимают место и увеличивают индуктивность соединения. Если высокочастотный импеданс является проблемой (как в случае соединений с развязкой силовой шины), эта индуктивность может значительно ухудшить характеристики соединения.

14. Если проект имеет более одного слоя заземляющего слоя, то любое соединение с землей в данном месте должно выполняться со всеми заземляющими слоями в этом месте.

Общий руководящий принцип здесь заключается в том, что токи высокой частоты будут проходить по наиболее выгодному пути (с наименьшей индуктивностью), если это разрешено. Не пытайтесь направить поток этих токов, подключаясь только к определенным плоскостям.

15. В заземляющем слое не должно быть зазоров или щелей.

Обычно лучше иметь плоскость сплошного заземления (возврат сигнала) и слой, посвященный этой плоскости. Любая дополнительная мощность или возврат сигнального тока, которые должны быть изолированы по постоянному току от заземляющего слоя, должны быть направлены на слои, отличные от слоя, предназначенного для заземляющего слоя.

16. Все силовые или заземляющие проводники на плате, которые контактируют (или соединяются) с шасси, кабелями или другими хорошими «антенными частями», должны быть соединены вместе на высоких частотах.

Непредвиденные напряжения между разными проводниками, которые обычно называются «землей», являются основным источником излучаемого излучения и проблем с восприимчивостью.

В дополнение к 16 указанным выше рекомендациям, дизайнеры плат часто используют рекомендации, специфичные для их отрасли. Например, «Схемы генерации тактовых импульсов, использующие петли фазовой автоподстройки частоты, должны иметь свою собственную изолированную мощность, получаемую от питания платы через ферритовый шарик № 1234». Эти рекомендации, основанные на опыте, могут быть неоценимы для знающих разработчиков плат. Тем не менее, эти же правила применялись и к другим проектам, не имеющим понятия о том, откуда они пришли или почему они работают, что может привести к потере усилий и нефункциональным платам.Очень важно понимать основы физики каждого применяемого руководства.

Также важно определить потенциальные источники шума, антенны и пути связи для каждой отдельной конструкции, которую вы оцениваете. Лучшим дизайном не будет тот, который соответствует большинству рекомендаций. Лучший дизайн — это тот, который соответствует всем спецификациям с минимальной стоимостью и высочайшей надежностью.

Собираем все вместе

Итак, у нас есть список руководств по дизайну и базовое понимание того, почему и когда они важны.Давайте попробуем применить их к представленному ранее вопросу викторины, в котором спрашивалось, какой из макетов платы на рисунке 2 является лучшим.

Надеюсь, вы сможете быстро исключить вариант (б), конструкция со следом, пересекающим зазор в плоскости возврата. Вариант (а) использует кратчайшую трассу и поэтому является лучшим вариантом при условии, что зазор в заземляющей плоскости действительно не нужен. Если существует проблема низкочастотной связи с общим импедансом, которая делает разрыв неизбежным, то вариант (c) почти так же хорош, как вариант (a), с точки зрения маршрутизации этой одной трассы.Помните, что длина трассы микрополоскового сигнала не так важна, как общая площадь ее контура.

Пример 1: Простая однослойная компоновка платы

Харви изобретает устройство, которое ведет учет телефонных звонков, сделанных с его телефона. Конструкция относительно проста и показана на рисунке 15. Однако, когда устройство подключено к телефонной линии, излучение устройства мешает приему телевизионного сигнала.

Измените дизайн платы Харви, чтобы уменьшить излучаемые электромагнитные помехи.Вы можете перемещать компоненты и / или добавлять компоненты, но вы должны использовать одностороннюю плату.

Рисунок 15: Схема Харви.

Мы должны начать с определения потенциальных источников и антенн. Конечно, тактовый сигнал с частотой 8 МГц является потенциальным источником, как и линии передачи данных. Это устройство также может создавать значительный шум на дорожках питания. Возможными частями антенны являются три разъема. Ничто другое на этой плате не является достаточно большим, чтобы быть эффективным источником излучения.

Когда мы начинаем переставлять компоненты, мы должны попытаться разместить все части антенны (то есть разъемы) на одной стороне платы. Мы также должны переориентировать компоненты, чтобы минимизировать длину следов. Наконец, мы должны заполнить пустое пространство на плате землей и убедиться, что каждая сигнальная дорожка имеет ближайший обратный путь.

Одно из решений этой проблемы показано на рисунке 16. Попытайтесь проследить путь тока сигнала 8 МГц в схеме на рисунке 15 по сравнению с тем же путем на рисунке 16.Этот ток течет через выходной вывод тактового сигнала генератора, на вывод тактового входа верхней микросхемы, через вывод заземления верхней микросхемы и на вывод заземления генератора. Эта область петли значительно меньше в схеме на Рисунке 16. Также обратите внимание, что высокочастотный ток не возвращается в часть плоскости между любыми двумя разъемами на схеме на Рисунке 16.

Маловероятно, что конструкция, показанная на Рисунке 15, будет соответствовать техническим требованиям по излучению, и поэтому не может быть продана или продана.