在我们日常看地图时,有没有想过,地球是一个不规则的球体,而地图通常是一张平面的纸张,那地球上的山川、河流、城市这些要素是怎么 “跑” 到平面地图上的呢?这背后的 “功臣” 就是地图投影。
一、地图投影究竟是什么?
从专业角度来说,地图投影是按照一定的数学法则,将地球椭球面(或球面)投影到可展面上的理论、方法及应用 。简单理解,就是把地球表面这个凹凸不平、无法直接展平的曲面,通过特定数学方法 “翻译” 到平面上,让我们能在平面上完整呈现地球上的空间信息。
二、地图投影的发展历程
地图投影的历史源远流长,大约在公元前 6 世纪至 5 世纪就已诞生,最开始它是用于绘制天体图。在地图绘制领域,埃及的埃拉托色尼率先使用投影,他采用了经纬线互相垂直的近似等距离圆柱投影。到了 16 世纪,荷兰的墨卡托用正轴等角圆柱投影绘制航海图,这种投影在航海领域影响深远。随后的 17 - 18 世纪,法国的彭纳创立等面积伪圆锥投影,德国的兰勃特提出等角投影理论并创立等角横切圆柱投影,法国的拉格朗日研究等角双圆投影。19 世纪,德国的高斯提出等角横切圆柱投影设想,经克吕格补充完成了著名的高斯 - 克吕格投影。
三、地图投影的分类方式
1、按变形性质分类
1).等角投影:也叫正形投影,投影面上任意两方向夹角和地面上对应角度相等。地形图、航空图、航海图常用这种投影,航海时,利用等角投影地图,船只按照图上直线航行,实际方向不会改变。
2).等面积投影:地图上图形面积经主比例尺放大后和实地上相应图形面积一样大。自然地理和社会经济地图偏爱它,分析全球森林分布、各国耕地面积时,用等面积投影地图能直观对比面积大小。
3).任意投影:既不等角也不等积,不过在标准经纬线上没有长度变形,一般用于教学地图,兼顾方向、形状和面积,便于学生整体认识世界。
2、按投影面与地球表面位置关系分类
1).正轴投影:投影面中心线和地轴一致。
2).斜轴投影:投影面中心线与地轴斜交。
3).横轴投影:投影面中心线与地轴垂直。
3、按正轴投影经纬网形状分类
1).方位投影:把地球表面经纬线投影到与球面相切或相割的平面上。
2).圆锥投影:将圆锥套在地球椭球体上,圆锥轴和地轴重合,以球心为视点投影,再展开成平面。
3).圆柱投影:用圆柱面包围椭球体,相切或相割后投影,再展开。
四、地图投影的选择依据
不管用哪种投影,都会产生投影变形,只是变形性质和大小不同。在制图时,要综合多方面因素选择投影方式。我国 1∶50 万及以上比例尺系列地形图用高斯 - 克吕格投影,1∶100 万分幅地形图使用双标准纬线的等角圆锥投影。
如今,地图投影研究还在不断拓展。随着航天探索发展,出现了针对外星球及宇宙空间的外星地图投影、空间地图投影;为满足计量地理学和新型专题图需求,多焦投影、变比例尺投影等新方式也应运而生。
地图投影就像一个神奇的 “魔法”,让我们能在平面上了解地球全貌。下次看地图时,不妨想想背后的地图投影知识,感受测绘学的魅力。
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