世界地图常识基础知识（世界地图是怎么样来的）

“每一次我们遇到困难的时候，我们应该感谢大自然母亲，因为这意味着我们将要学到一些重要的知识。”——约翰·巴赫

地图在我们的日常生活当中有着举足轻重的作用，从古至今人类利用它解决了不少的实际问题，地图也随着人类科学认知水平的发展、变迁越来越趋于精准化、模型化。今天我们就简单说下，从古至今的地图演变，地图都是怎么样画出来的？

当然，首先要从最初的地图讲起

世界上现存最古老的古巴比伦地图被刻画在陶片上，大约是公元前25世纪的产物，在它的身上不难看出近代地图的影子，它用楔形文字与简单的线条勾画了城市、农田等。

在中国这片土地，地图起源可追溯到夏禹制九鼎的传说，随着天下动乱不定，在军事当中地图显得尤为重要，尽管受当时测绘水平的限制，但地图的绘制水平仍处于较高的水准，古时的中国常用三种较为典型的绘图方式，以山川为基准的地图、以行进路线（水路、道路、海洋航线等）为基准的地图，和以客观比例为基准的地图，大致可以理解为沿着山川、道路、河流等用线条标识勾勒出相对位置。

政治、经济的发展催生出用途不尽相同的地图，为了谋求一些利益古代国家派出人去探索新未知的土地，到这时地图的发展迈入了高速发展区。明代时期，郑和七下下西洋采用了24/28方位指南针导航技术手段和天文导航，郑和下西洋最终收获了20多页航海地图及两页四幅的过洋牵星图，《郑和航海图》是世界上现存最早的航海图集，世界地图上全球海陆的轮廓，主要是在航海地理大发现和文化交流中逐步形成的。回到现代地图，其基于天文大地的测量，再配合上近代航天技术得到的。

世界地图

在学术方面，几何学与地理学都涉及到了对地球的研究，地理学常常被用来描述地理，想要更深入的描绘就需要用到几何学的测量，地球是一个两极稍扁赤道略鼓的不规则球体。

要研究地球，不妨先假设它是一个球体，根据几何学中球体的性质可知，球面上任一一点到球心的距离是相等的，选择一条过球心的线段，沿此线段旋转360度将球体分割成两半，以此类推我们就能得到经线，经线指向南北，存在两个交点为南极和北极，再做出过球心线段的垂线，进行分割就能得到纬线。

如何绘制一张世界地图？

利用投影我们可以得到一张地图，其主要的构成方式有几何投影与非几何投影，它们分别包括圆锥投影、圆柱投影与平面投影，伪圆锥投影、伪圆柱投影、伪平面投影和多圆锥投影。

球极投影

地球是一个三维物体为了得到二维的平面地图，其的一种方法就是将地球投影到二维的平面中，选定一个地方如“北京”，画出连接北极与这个地方的直线，此外这条直线还穿过平面上的另外一点，最后呈现的为“北京”市的投影。

任何地球表面上的一点我们都可以将它投影出来，距离北极越近的点在二维平面上的投影就越远，而北极在这这种情况下是没有投影的，这种投影绘制地图的方法我们称之为“球极投影”。需要说明的一点是，投影所呈的图像与原图的比例尺大小是不同的，例如南极的投影。

正轴等角投影(墨卡托投影)

墨卡托投影是圆柱投影的一种。如图，将地球假设放入一个圆柱体中，使地球切于圆柱体，再按等角的必要条件将经纬网投影到圆柱表面上。

为什么墨卡托投影会出现面积的变动情况？这里稍作解释:展开投影后的圆柱，经线变成相互平行的一组直线，纬线垂直于经线且相互平行，两条相邻的纬线之间的距离由赤道向两极不断扩大，这种投影方法不会使角度发生变形，换句话说就是大陆或者某区域的形状不会发生改变，但越到两极区域，面积产生较大偏差，例如，格陵兰岛事实上只有非洲面积的14分之一，为什么会这样，也太不科学了吧！在数学上，将一经纬度投影至三维的笛卡尔坐标系当中，经过计算会得出X(表示经度)的值不为真实经度的值，这也就解释了为什么距赤道越远变形越大。

在比例尺制图中我们实际用到的投影有27 种，在这其中被常使用的有：墨卡托(Mercator)投影(等角正切圆柱投影)、彭纳投影、Lambert等角正割圆锥投影、Albers等积正割圆锥投影、球极投影、高斯克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影）等距圆锥投影，最为常用的是横轴墨卡托投影，根据不同的地方，可以选用最优方案的投影。

为什么所有的世界地图都是存在问题的？

地球是一个不规则球体，想要将它铺成一个平面图，不论采用哪一种绘图方法，绘制世界地图需要用到投影的方法，这里存在一个大问题，每一种投影都有其缺陷，它们表现在区域面积、方向、距离、形状与实际上不相符，如上面我们所提到的墨卡托投影。

有一点墨卡托投影做的很好，即保留了方向，利用这一点进行导航，在墨卡托投影绘制的地图上任一两点的连线都会产生角度，这便于实际航海中指南针的应用，而墨卡托投影的失败在于区域面积的大小，地图上通过观察可以发现格陵兰岛与非洲的尺寸基本一致，但实际上格陵兰岛(216平方千米)要比非洲小的多。

再例如麦卡托投影，它能最大限度保留区域形状，而如果只想尺寸上的准确，可以使用盖尔·彼得斯投影，其优势在于等面积。地图开始发生转机在上世纪60年代末，卫星开始投入使用，全球定位系统需要纸质地图作为导航的一种接收载体，在1998年美国国家地理学会通过温克尔投影，因为这种投影方法的优势在于可以使各条经线之间的间距相等，更好的适用于全局查看的世界地图，但是温克尔投影扭曲了陆地的形状和方向。

科学的测绘一张地图

高斯投影，高斯投影坐标正算公式的三个特点十三、高斯投影坐标正算公式的三个特点 (1) 当 l 等于常数时，随着 B 的增加 x 值增大，y 值减小;又因，所以无论 B 值为正或负， y 值不变。 (2)当 B 等于常数时，随着 l 的增加，x 值和 y 值都增大。所以在椭球面上对称于赤道的纬 圈，投影后仍成为对称的曲线，同时与子午线的投影曲线互相垂直凹向两极。 (3)距中央子午线愈远的子午线，投影后弯曲愈厉害，长度变形也愈大。 十四、 十四、大地坐标系与高斯平面坐标系的关系 ⑴ 推导思想 a 对称性-基本公式，x=a0 ∑a2nl2n y=∑a2n-1l2n-1 n=1,2,3…，b正形条件，得到递推函数，mk = ( 1) k 1，1N cos B d M k 1 k M dB，k=1,2,3…，c.正长条件。M0=X ,dM k 1 dB=Md.将系数代入基本函数式,得高斯投影正算公式 ⑵ 结论公式 ⑶ 计算带号和中央子午线 6°带:N=L6 L0 3(逢余进整)L0 = 6 N 33°带:n=(四舍五入),L0=3N。

总结

科学地绘制地图

• 实地测量,确定多个足够精度的控制点,形成平面控制网。
• 碎步测量—依靠控制网进一步测量更细节的各点坐标。
• 利用地图投影将曲面地理坐标转化成平面直角坐标。

为什么平时看到的地图不准?

平时看到的地图一般是由墨卡托投影法得到的平面地图,但纬度越高畸变越严重，例如处于北半球的中国看起来会比实际比例更大。

参考文献：维基百科(Wikipedia)，墨卡托投影，高斯投影

大地测量学基础孔祥元,郭际明,刘宗泉编著

,