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地图没有一张是准确的,你相信吗?但它们仍能为人们提供非常大的帮助。让我们一起来探索地图制作的奥秘。
截然不同的地图
右侧有两幅世界地图,很明显,它们的视角是不一样的,上面地图的北极和南极分别处于地图左右,而下面地图的北极和南极则分别处于地图上下。
摊不平的橙子皮
试着把一个橙子的皮尽可能完好地剥下来,然后把它摊平,你会发现,只要橙子皮被压平,必定有些地方会被撕开。
立体橙子如何变成平面橙子
如果将地球表面均匀地切开,就像切橙子一样,是一瓣一瓣的,中间相连,两头破开,但我们平时看到的二维地图都是完好的。那么,地图是如何衔接破裂的橙子皮的?
关键不是衔接,而是把立体形状转换成平面形状,转换的过程被称为“投影”。你试着把橙子放在一张平整的纸上,用台灯从上往下照到橙子上,橙子就会在纸上形成一个接近圆形的影子,用笔将这个形状的轮廓描出来,你就获得了橙子的平面投影。
地图的制作就是把假想的地球放在纸上,用假想的光源进行投影,但实际上要通过复杂的数学理论和公式进行演算来完成投影过程。
地图的投影不仅要投射整体形状,还要投射所有位点、路线等,才能获得地面的各种信息。想象一下,你有一个透明的塑料球,球上有很多均匀的小点。这时,重复橙子投影的过程,你会看到纸上不仅有球形,还会出现很多小点,把这些小点标出来,这些点就是地图投影所需的关键信息。
面积不对却好用
世界上使用率最高的是墨卡托投影的地图,它有400多年的历史了。墨卡托地图上的陆地面积非常不符合实际,地图上格陵兰岛的面积与非洲相当,比中国大很多,它实际上却只有非洲的1/14、中国的1/3。虽然面积大小与实际有如此大的出入,但墨卡托地图却是航海过程中船长和水手们的好帮手。
不同地图,不同信息
制作地图的目的是方便人们获得某些信息,根据不同的要求可以采用最适合的投影方式,有的地图用来标识航线或路线,如墨卡托地图;有的地图并不提供实质的技术支持,主要就是为了展示世界面貌,采用的投影方式会使形状和面积尽可能符合实际;
千姿投影,百态世界
如果你足够细心的话,从透明球的平面投影上会看到,即使球体上的点是均匀排布的,一旦投影到平面上,这些点之间的距离就变得有远有近了。把球体投影成平面,天生带有无法避免的缺陷——形变。制图师们想出了千姿百态的投影方法,但无论哪种方法,都会使立体球形表面产生扭曲变形,有时,几个国家的面积变大了;有时,陆地的形状变胖或变瘦了;如果你修复了一种形变,就会造成另一种形变。
未来的全息地图
如果既希望地图完全符合实际,又能提供全方位的信息,那就要寄希望于全息地图。
全息地图一直是人类的梦想,在手机上一点,一个三维影像的地球仪就被投射在手机上方,它包含着丰富的地理信息,就像一个地理图书馆,人口、河流山川、生物物种、文化习俗等各种信息都能在简单的点击操作之下显示出来。但是,在全息地图真正进入我们的生活之前,大家还是先用这些不准确但好用的二维地图吧。
几种经典的投影方法
几百年来,制图师们一直在寻找最合适的投影方法,最经典的投影方式为以下三种。
平面投影
圆柱投影
想象将地球装进一个直径相等的圆柱体中,地球与圆柱体在腰部接触,可以是赤道,也可以是一条经线,或斜切,一般看到的地图多为赤道接触。
圆锥投影
想象给地球带一顶锥形帽子,地球与帽子接触的线可以是一条纬线。假想光源从地球中心照到帽子内侧,再把帽子展开,这就是锥形投影法。
中国行政区划图通常采用圆锥投影,因为中国位于中低纬度,采用这种方法可以保证失真最小。
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