地圖是如何繪製的：投影的誕生｜地圖看世界

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我們談天說地，已經扯過太多的內容，卻忽視了地圖這個最基本的工具。很多地圖愛好者、地理愛好者對地圖的一些樸素的知識也不是太了解，接下來，我們開個新坑，以我還僅剩的專業知識，不定時更新，用幾期聊一聊地圖一些最基本的知識，該系列主要涉及了地圖學的內容。

地圖，可能是人類社會中最偉大的發明之一，它的發明給人類的生產生活活動帶來了極大的便利。地圖的發明，應該來自古人類對地理位置的描述。當一個人向另外一個人以語言方式描繪地理位置時，難免可能表達模糊，這時就會在地上簡單勾勒描繪，這就是地圖的誕生。

目前考古發現，在石器時代就出現了最原始的地圖。最早的原始地圖發現在土耳其地區，由公元前6200年的古人類繪製。

地圖投影的發明原因其實很簡單，讀者看到這裡也不要覺得別跟我談什麼投影太複雜了……我向我的地圖學課本發誓，接下來的話，你肯定能看懂。

我們知道地球是一個球體，也就是說地球的表面是一個曲面，我們所畫的地圖是在平面的紙上，而一個曲面是無法完全展開成一個平面的。比如你在剝橘子，橘子皮的每一瓣是一個曲面，把橘子皮瓣壓成平面會碎裂。如果你留心觀察地球儀，也會發現地球儀上的地圖其實是一瓣一瓣的紙粘合起來的，而每一瓣之間的邊緣不可避免的會發生不平整的凸起。

早期繪製地圖的繪圖師就會遇到這個問題，怎麼把地球畫出一張平面的世界地圖呢？最樸素的繪製方法就是按照我們肉眼看到的樣子繪製球體，畫成雙球世界地圖。

雙球世界地圖，它的投影方法我們稱為球面投影（Stereographic Projection），也稱為赤道投影。投影，顧名思義，它本來的意思就是指用一束光照射某個物體，其能產生影子。我們可以想像一個透明的地球模型，你站在它的面前，他的後面是一堵牆，拿一個手電筒在赤道中點上照射地球，它在背後的牆上就會有一個圓形的影子，這個影子就是雙球世界地圖的樣子。在地圖學上專名稱為橫軸等角方位投影（Transverse Azimuthal Orthomorphic Projection）（名字太複雜，我們就不過多解釋了）。這種投影方法是很樸素的，很接近我們直接觀察地球儀，在大腦中直接得到的平面地圖。但是這種雙球地圖人為割裂了東西半球的聯繫，顯示效果並不是很好。

這樣通過這個例子，我們引入了投影的一個基本原理。推而廣之，假如這個手電筒不放在赤道的上空，放在南極、北極上空，放在任何一個國家的上空，都可以產生相應的影子。甚至我們站在地球內部，從地球內部打開手電筒來投影都可以。

前面我們舉的赤道投影的例子，是在一堵牆上看影子。如果不是一堵平面的牆，而是一個圓柱套筒、圓錐面，又會是不同的投影結果。所以，投影的分類是比較複雜的。

以上複雜分類你都不需要看懂，你只需要知道手電筒開在不同位置，以及投影在牆上還是圓柱套筒還是圓錐面上，都會有不同的投影就夠了。還需要知道一個基本的問題，就是無論採用何種投影方式，都存在或多或少的誤差變形，例如長度變形、角度變形、面積變形。這個問題是由三維球體向二維平面轉換產生的，無法解決。如果真是天圓地方的話，地圖將一點誤差都不存在。因此人們才開發了如此多的投影方式，對不同應用場景的地圖選擇誤差儘可能小的投影方式。可以說，你見過的任何平面地圖（甚至是類似Google Earth的三維地圖）都沒有真實反映地球的場景。

▍很多中國家庭中懸掛的世界地圖，其投影是一種特殊的「等差分緯線多圓錐投影」。這種投影是1963年由我國製圖學家所發明，該種投影能夠較好地呈現我國的地理形狀和面積。可以說我國出版的世界地圖的投影方式是很有中國特色的，不同於國外的。

隨著技術的發展，網路地圖越來越開始替代傳統紙質地圖。網路地圖在處理投影的方法上又遇到哪些問題呢？本系列的下一期我們將講一下投影在網路時代的發展。感謝讀者能看完枯燥無味的投影科普，?( ′???` )比心

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再無恥的按照慣例留個二維碼 Θ????Θ

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