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不久前朋友圈里疯狂的传播着一篇叫做《俄罗斯没有那么大,欧洲真的超小,我们看到的地图一直都错得离谱》的文章。文章不但谈到我们通常看到的世界地图严重失真,而且还拿出了外国某网站制作的修正地图与目前版本的世界地图进行对比,这些图文资料给读者一种“我们真的被错误的地图骗了很多年”的感觉。这到底是什么情况呢?
我们知道,地球表面是一个球面,而地图只是一个二维的平面,因此在地图制图的时候首先要考虑将曲面转化成平面。然而,从几何意义上来说,球面是一个不可展平的曲面。如果要把它展开成平面,就势必会产生褶皱和破裂。这种不连续,破裂的平面适不适合制作地图的,所以必须采用特殊的方法来实现球面到平面的转化。
(图:球面是一个不可展平的曲面。如果要把它展开成平面,就势必会产生褶皱和破裂。就好比剥桔子永远不可能剥下一张不产生褶皱和破裂的平面橘子皮。)
聪明的地图学家们找着了这种特殊的方法,那就是利用投影,使球面和平面上的点产生对应关系。然而,利用投影的方法虽然可以保证图形的连续和完整,但是投影前后经纬网的形状却明显不同。这表明,所有根据地理坐标展绘在地图上的各种事物(形状、角度、长度等)也必然随之发生变形。
(图:由于地图投影产生的经纬线的变形。)
我们最常见的世界地图投影是墨卡托投影,上面那篇文章说的错得离谱的地图也是墨卡托投影,那我们就来看看墨卡托投影。
(图:墨卡托投影设想与地轴方向一致的圆柱与地球相切或相割,再将球面上的经纬线投影到圆柱面上。)
由图可看出,纬线和经线是两组相互垂直的平行直线,经线间隔相等,但纬线越向两极地区,间隔就会逐渐扩大,到南北极点时达到最大。使用这种投影方法的地图变形特别大,赤道地区非常精确,但在两极地区变形极大。这就是为什么我们在地图上看到格陵兰岛(217万平方千米)比澳大利亚(768万平方公里)还大,非洲(3020万平方千米)比格陵兰岛还小。
不过这种墨卡托投影也有好处,它使用的投影方法叫做等角投影,特点是投影后地图上的形状,和三维地球上的形状完全一样。比如地球在地球上画一个圆,再画到地图上也是个圆(圆的大小可能不一样,但一定还是个圆)。这种投影因为不产生角度变形,常被用作航海图,航空图。
(图:墨卡托投影中的航海线)
(图:等角投影)
地图投影变形是球面转化成平面的必然结果,没有变形的投影是不存在的,这就导致了我们看到的地图与实际情况有差异。不过现在社会各方面的发展,尤其是地理信息系统以及数字地球技术的发展,各种各样的投影方式使得地图不断地被优化,地图投影变形不断地被缩小。其实只要根据制图区域的形状和地理位置、制图区域的范围、地图的内容和用途、以及出版方式选取不同的地图投影方式就行了!
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