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為何每一張世界地圖制作都存在失真

1670 有成語說，耳聽為虛眼見為實，此語出自漢代劉向：夫耳聞之，不如目見之；目見之，不如足踐之。沒有足踐，眼見未必為實。近日，一篇在網(wǎng)絡(luò)廣泛流傳的文章正說明了這一點。《俄羅斯沒有那么大，歐洲真的超小，我們看到的地圖一直都錯得離譜》，作者在文章開篇展示了一幅橫軸墨卡托投影（即橫麥?zhǔn)贤队埃┑氖澜绲貓D。然后，利用國外一個叫thetruesize.com的網(wǎng)站把地圖進(jìn)行了修正，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在這幅世界地圖上看上去并沒有那么大的非洲，其面積比西歐、美國、阿根廷、印度、中國的面積總和還要大，是世界第二大洲；而看上去和非洲差不多大的格陵蘭島其實比印度還要小一點；而俄羅斯這個世界面積第一大國，如果將其拉到非洲的緯度，它可就沒那么大了。事實是否真的如此呢？沒錯，文章作者舉例的這幅世界地圖中，確實存在失真現(xiàn)象，格陵蘭島、俄羅斯確實真的沒有圖示那么大。但問題是，每一張世界地圖都有變形，都不夠真實！從三維空間到二維平面：每一張世界地圖制作都存在失真為什么會這樣，要從地圖投影說起。地球是三維的橢球體，而地圖只是平面的一張紙，如何將地球表面的地理信息一一對應(yīng)到地圖表面，首先面臨的問題就是球面和平面之間在質(zhì)和量方面的不一致性和不協(xié)調(diào)性：球體表面是無法展成平面的曲面，又如何將這個曲面上的形象展現(xiàn)在平面上？這就好比，你剝橘子，橘子皮無論如何無法展開成一個完整的平面。那么，地圖投影可以解決這個矛盾。經(jīng)緯線是人們在認(rèn)識地球過程中的人為設(shè)定。簡單地說，地圖投影可以把球面經(jīng)緯網(wǎng)格上的信息轉(zhuǎn)繪到平面的經(jīng)緯網(wǎng)格上，并實現(xiàn)不破裂、無缺口，且圖形完整。這么操作的背后有一套數(shù)學(xué)手段，而為了保證繪制完整的平面圖，數(shù)學(xué)手段會把經(jīng)緯線進(jìn)行拉伸或壓縮，于是產(chǎn)生了投影變形。地圖的變形突出體現(xiàn)在形狀和面積上，繪制面積越大，離地圖中心位置越遠(yuǎn)，地圖變形越明顯。投影變形，是繪制地圖過程中一直存在的矛盾。所以說，無論用哪一種投影方式繪制的世界地圖，它都存在一定程度的變形。地圖投影的幾種不同方式，每一種投影都有變形，或者長度變形，或者角度變形，或者面積變形。墨卡托投影采用的是圓柱投影方式，就是一種無角度變形的投影，但是其面積變形很大，所以會出現(xiàn)格陵蘭島面積跟非洲差不多的視覺效果。展開地球表面：你想從哪個角度看世界地圖投影為人們提供了一個唯一連續(xù)的地球表面的視野，這構(gòu)成了人們對于全球世界的認(rèn)知意象。但這種認(rèn)知意象并不唯一，因為地圖投影的方式有很多種，地圖投影選定的中心定位不同，所呈現(xiàn)出的世界也不相同。如何選擇地圖投影的中心定位，表現(xiàn)為地圖上中央經(jīng)線的確定。而把特定的國家或大洲作為地圖的中心，往往也是一種文化認(rèn)知的體現(xiàn)。墨卡托投影誕生于16世紀(jì)中葉，在該投影世界地圖中歐洲長期處于中心地位，并由此產(chǎn)生了近東、中東、遠(yuǎn)東這樣描述地理方位的詞匯，無形中強(qiáng)調(diào)了歐洲在世界文明中的中心地位。所以，墨卡托投影也被認(rèn)為是典型的歐洲人的投影。二戰(zhàn)期間，隨著美國國際地位的提升，以斯皮克曼為代表的美國政治地理學(xué)家為人們呈現(xiàn)了另一種視野下的世界地圖——以美洲為中心的米勒投影世界地圖。米勒投影是墨卡托投影的改進(jìn)型，相較以歐洲為中心的墨卡托投影，這幅世界地圖的中央經(jīng)線由英國格林尼治0度經(jīng)線移至西經(jīng)90度，于是美洲大陸得以完整地呈現(xiàn)于世界地圖的中間位置。斯皮克曼式以美洲為中心的米勒投影世界地圖，在這幅地圖中，亞歐大陸被一分為二。還有，為了扭轉(zhuǎn)澳大利亞所在的大洋洲在世界地圖上偏于一隅的角色，1979年斯圖亞特•麥克阿瑟出版了以澳大利亞所在的大洋洲為中心的普遍糾正型世界地圖，這幅地圖以澳大利亞首都堪培拉的地方經(jīng)線為中央經(jīng)線，突出了傳統(tǒng)上被忽視的澳大利亞、非洲和南美洲，歐美則分別位于地圖的兩端。而我國現(xiàn)行主要的世界地圖，則著意于凸顯亞太區(qū)域，太平洋于是一改在傳統(tǒng)歐洲中心地圖中被分裂的命運(yùn)。另外，以北極為中心的等距方位投影世界地圖、并列分瓣結(jié)構(gòu)的古德投影地圖又從其他角度呈現(xiàn)了世界的模樣。地圖投影是繪制地圖的一種手段，為了滿足不同的需求，地圖可以采用不同的投影方式。觀察上述幾例地圖就可以發(fā)現(xiàn)，地圖的中心位置不同，其投影變形區(qū)域、變形程度也就不同。所以，俄羅斯沒有那么大，歐洲真的超小，我們看到的地圖一直都錯得離譜這樣的感慨也是出于無奈。聯(lián)合國標(biāo)志的中心即是突出北極中心地位的等距方位投影世界地圖，它打破傳統(tǒng)認(rèn)知中上北下南，左西右東的方位格局，呈現(xiàn)各大洲圍繞北極的集中狀態(tài)。古德投影地圖，選擇性表達(dá)了完整的大洋或完整的大陸。如何展開地球表面，大概取決于我們想從怎樣的角度來觀察世界，這也決定了我們會看到怎樣的世界。

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