投影世界
让地球变成平的


文章出自:博物 2009年第08期 作者: 孙彬 

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不同方式的世界地图,来自不同的投影方法。每种方法都只能满足某些方面的需求,同时另一方面的遗憾缺陷也在所难免。不同的投影地图,可以把地球变形成各种形状,然而在地图上,并没有完美的地球。
大洲大洋图
当人们发现了美洲大陆之后,并没有想出如何把所有的陆地和海洋“装进”一个完整的图形中,只好把东西半球分开绘制,这种地图看上去就像一副眼镜。由于可以分别完整地展示陆地或者海洋,因此得名大洲大洋图。它也是由比利时人墨卡托发明的,但它的出现要比著名的墨卡托投影早了近30年。许多古典地图都是采用了这种方式绘制,当作工艺品来展示。

投影

无处不在的变形

地球是圆的,地图是平的,如何才能把地球上面的山河湖海、岛屿大陆“拓印”在纸上,变成一幅地图呢?

三维的地球球面与二维的地图平面,似乎是一对不可调和的矛盾。地图通常绘在平面介质上,制图时,要先把地球表面的曲面展成平面。但球面直接展开,必然会发生断裂或褶皱,就像剥橘子皮那样,剥开的橘皮分成几瓣,不再是一个“规矩”的形状。绘地图也有同样的问题,为了让地图看起来形状完整,通常采用投影的方法。

墨卡托投影 (Mercator projection)
墨卡托投影是最早应用的投影方式之一,也是经典的柱面投影之作,由比利时地图学家墨卡托在1569年创立。横平竖直的经纬线,是它最大的优势—地图上的方向和角度不变,对船舰在航行中定位、确定航向十分有利,给航海者带来很大方便,常用于航海图和航空图。不过为了做出方正的经纬网,原本球面汇聚经线的两个极点,被拉伸成矩形地图的上下两条边,同时纬度越高,纬线间隔被拉得越长,于是在墨卡托投影地图中,两极和高纬度地区被放大了很多。
桑生投影(Sanson projection)
桑生投影又叫正弦投影,由法国地图学家尼古拉斯·桑生在1762年创立而得名。地图的整个外形呈纺锤形,上面的纬线都是平行直线,且间距相等。而经线中,只有中央经线是直线,其他经线为对称于中央经线的正弦曲线。桑生投影可以让赤道与中央经线无变形,但离开这两条线越远的区域,变形越大。所以,这种投影适用于绘制沿赤道和中央经线延伸的地区,如非洲、拉丁美洲等。
哈默投影 (Hammer projection)
这种地图投影由美国地理学家哈默在1872年创制,将两个圆形构成的双半球地图合并在一起,地图投影的高度不变但长度扩大一倍,构成了椭圆形的全球地图。哈默投影的纬线从赤道向两极弯曲。哈默投影的操作方法最简单,做出的地图中面积比例更加接近真实球面,是最常用的世界地图投影方法,但并未摆脱近大远小的视觉变形。

用一组光线或假想光线,把物体的形态投射到一个面上,就是“投影”,这样就能把不同维度的信息互相转换。在生活里,类似的例子比比皆是:剥开的橘子皮,服装的裁减缝纫图……地理信息从球面转换到平面上,有很多种投影方式,每种方式下的地图,都有专门的应用目的,它们相互转换起来还是相当挑战想象力的。

最实用的世界投影

墨卡托投影

经典投影法
截取地球投影的经典办法,类似于放电影和幻灯片,都是利用点光源把影像投射到屏幕上。把地球假想成一个透明体,点光源处在球心,在它外面罩上一个圆柱面,当作屏幕。点光源把球面上的经纬网投影到屏幕上,将图像固定下来,再把圆柱面剪开摊平,经纬网的投影就留在了平面上。这是人们用来解决地球球面和地图平面这对矛盾的最经典方法。
除了经典投影法,屏幕换成单一平面或圆锥面,光源在球外或离球无限远,也是常用到的投影方法。

随着15世纪末,达·伽马揭开航海地理发现的序幕,越来越多的欧洲人都想像达·伽马一样,出海探险,攫取财富。当时的世界地图是两个球形的半球地图,水手经常在航行中辨不出方位,尽管如此,世界地图仍是很紧俏的商品。

责任编辑 / 郭亦城 

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