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美国一学校改用新世界地图 学生惊掉下巴
(博讯北京时间2017年3月21日 转载)
    
    来源:观察者网
    
    据英国《卫报》3月20日报道,波士顿公立学校这周引入了一种全新标准的世界地图。看完这幅地图,该校的学生惊讶地简直连下巴都要掉下来了——美国、加拿大和欧洲的版图看起来不再如印象中那般庞大,南美洲和大洋洲也不如原先的地图看起来的那么狭小。最可怕的是非洲——与美国比起来,非洲才是真正的巨人,连俄罗斯都无法与之相提并论!
    
    这到底是怎么回事呢?世界地图也会有多种版本吗?到底哪个才是正确的呢?在回答这些问题之前,我们先来了解一下,目前通用的世界地图是怎样作出来的。
    
    通用的世界地图版本——“墨卡托投影”
    
    16世纪早期,正值大航海时代,航海家们发现很难将他们的航线画在图上,如何将球面上的一部分绘制在平面上,用直线来表示航线一直是困扰他们的问题。比利时地理学家基哈德斯·墨卡托找到了答案:假设地球被围在一中空的圆柱里,其基准纬线与圆柱相切(赤道)接触,然后再假想地球中心有一盏灯,把球面上的图形投影到圆柱体上,再把圆柱体展开,这就是一幅选定基准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图。
    
    美国一学校改用新世界地图 学生惊掉下巴
    “墨卡托投影”下的世界地图,非洲面积和格陵兰岛的面积一样大
    
    美国一学校改用新世界地图 学生惊掉下巴
    用软件模拟出来的现代世界地图(“墨卡托投影”)
    
    这样一来,航海者就可以在平面上用直线画出他们的航线图来了。他于1569年发表长202厘米、宽124厘米以此方式绘制的世界地图。在以此投影法绘制的地图上,经纬线于任何位置皆垂直相交,使世界地图可以绘制在一个长方形上。在该投影中线型比例尺在图中任意一点周围都保持不变,从而可以保持大陆轮廓投影后的角度和形状不变(即等角)。但“墨卡托投影”会使面积产生变形,在南北回归线之间的部分伸拉幅度较小,在离南北两极最近的地方伸拉的幅度最大,极点的比例甚至达到了无穷大。
    
    在这张地图上,格陵兰岛看起来和非洲大小一般,而实际上,非洲的面积差不多相当于15个格陵兰岛;巴西在地图上看起来还没阿拉斯加大,而实际上,巴西比阿拉斯加大五倍多;北欧的斯堪的纳维亚半岛上的国家看起来比印度大,但实际上,印度相当于整个斯堪的纳维亚半岛的3倍;地图上的欧洲似乎比北美大,而事实正好相反。真实的俄罗斯也没有地图上看起来的那么大,比非洲要小。
    
    美国一学校改用新世界地图 学生惊掉下巴
    其实,把美国、欧洲和印度加起来,也不如非洲面积大
    
    “高尔-皮德斯投影”:面积准确,形状失真
    
    地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体,其表面是一个不可展平的曲面,要想在一个平面上反映真实的球型世界几乎是不可能的,运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和变形:一些地方需要拉伸,另一些地方必然相应的需要收缩。
    
    尽管随着科技的发展,各种地图制作的投影方法层出不穷,但没有任何一张二维地图能同时保证距离,方位和面积的准确。常见的“墨卡托投影图”虽然描述了各大陆块的真实形状,但是却扭曲了各大陆的大小比例。1974年,德国阿诺·彼得斯找到了解决这个问题的方法,设计了一种特别的成面积相等的地图投影,设圆柱投影面与地球相割于南北纬30°(或50°),按球面透视法以等距离条件将经纬线网投影到圆柱面上,再沿一母线展成平面,即“高尔-皮德斯投影”。这个投影图中各大陆比例基本正确,面积是对的,但是扭曲了地形,水平面上,两极扭曲,垂直面上,赤道附近产生了扭曲。比如非洲的面积是正确的,但变得特别狭长。
    
    然而,即便是形状失真,整幅图看起来还是很惊人的。把北美洲分成一半,地下的是美国,还不够非洲塞牙缝。难怪波士顿的学生们会感到惊奇。
    
    美国一学校改用新世界地图 学生惊掉下巴
    用软件模拟出来的现代世界地图(“高尔-皮德斯投影”)
    
    所有的地图都会失真,最符合需求的地图才是好地图
    
    据《北京青年报》采访,专家表示,因为地球是一个不规则的椭球体,想要把球体在平面上呈现,必须要经过投影。所谓投影,就是将地球椭圆上的点转换到地图平面上的点的方法。而经过投影呈现出的地图,最终都会不同程度地出现失真的现象,其中包括长度变形、角度变形和面积变形。所谓长度变形,就是原本地球上经纬度呈现出的是直角,但投影到平面上却是钝角;长度变形,就是本来在地球上是正圆的区域,投影到平面上却变成椭圆;而面积变形,就是投影后的区域面积发生了不同程度的变化。
    
    “要想找到一个长度不变形、角度不变形、面积不变形的地图是没有的,只有地球仪才能和地球的真实情况比较接近。”专家解释说,只要把地球“表现在平面上”,都是变形的。
    
    然而,在现实生活中,人们一般也并不需要一张所有参数都精确的世界地图,一般是根据自己的需要来选择牺牲那些不重要的指标,确保最需要的量的准确度。比如,有为了保证局部比例的等角投影,有为了保证面积的等积投影,还有为了保证距离不变的等距投影。但无论哪一种,都有一定程度的失真,无法同时保证比例,距离和面积都是准确的。
    
    墨卡托投影法绘制的地图上,经纬线于任何位置皆垂直相交,使世界地图可以绘制在一个长方形上。由于可显示任两点间的正确方位,保持大陆轮廓投影后的角度和形状不变,因此,航海用途的海图、航路图大都以此方式绘制。如果要通过面积显示人口、宗教等问题时,则更适合选“高尔皮德斯投影”。
    
    中国用的是什么样的地图?
    
    专家称,中国大部分地方属于中低纬度地区,一般会采用使中纬度附近地区失真最小的“圆锥投影”。这种方式可以保证某个纬度附近的变形是最小的,尤其适合位于中高纬的国家。此外,中国疆域辽阔,纬度跨度很大(有50°的纬差),故必须用割投影(双标准纬线)来控制形变,为强调各省区之间和中国与相邻国家之间的面积对比关系,采用等面积投影。
    
    美国一学校改用新世界地图 学生惊掉下巴
    “圆锥投影”下的中国地图

_(网文转载) (博讯 boxun.com)
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