你看到的世界地圖,也許都是「錯」的

2021-01-15 網易

  

2018年夏天,Google地圖和美國國家航空航天局雙雙啟用新的世界地圖,摒棄了誤導大眾450年,將格陵蘭島畫得和非洲一樣大的墨卡託投影地圖。但這一偏差實屬無奈之舉:將三維地球投射到二維平面,自然需要在某些方面進行改動。怎樣的改動?幾何學和意識形態孰輕孰重?地圖之爭才剛剛開始。

  2018年8月2日,Google地圖棄用了傳統的「墨卡託投影」地圖,轉而採用普通球體的顯示方式。

  這一突然決定公布幾天之後,三位地圖學家基於「平等地球」(Equal Earth)投影繪製的全新世界地圖在《國際地理信息科學雜誌》(International Journal of Geographical Information Science)上發表。

  

  平等地圖

  隨後,美國國家航空航天局(NASA)的氣候學家採用了這種地圖來標註氣溫異常;與此同時,在美國波士頓,剛返校的初中生們發現,課本上的世界地圖變成了奇怪的「高爾-彼得斯投影」地圖,而非英語國家學校常用的羅賓森投影地圖。

  很難相信到了2018年,如何繪製世界地圖還會成為技術論戰的焦點。

  然而在平面上準確地展現幾近球形的地球仍是個難題。「完美的世界地圖不可能存在。」法國裡昂高等師範學校幾何學研究員艾蒂安·吉斯(tienne Ghys)提醒道,「德國數學家高斯有一條定理,大致意思是說,若要忠實地繪製平面圖,就必須保留其曲面。」

  為此,地圖學家絞盡腦汁地尋找看似最合適的幾何變換。

  「人們通常認為,從二維到三維只有一種轉變方式。然而這種想法是完全錯誤的。繪圖目的不同,投影的方式就不同,其針對的目標群體也不同。」美國緬因大學地圖史學家馬修·埃德尼(Matthew Edney)如是說。研究地緣政治、地質構造抑或是南北極的冰川融化都需要專門設計的世界地圖。

  沒有絕對正確的地圖

  現有的數百種投影模式可以分為兩大類:一類是儘可能地保留真實角度,即準確呈現各大洲的形狀;另一類則是遵循原有面積。

  「要知道在數學上,同時完美保留這兩點是不可能的。」馬修·埃德尼強調道。這就給地圖學家留下極大的主觀空間。美國Mapthematics公司地圖學家丹尼爾·施特雷布(Daniel Strebe)也坦言:「在評估最佳的地圖投影方法時,我們會探討影響程度較大的各類失真,並選擇我們所希望的失真分布方式。」

  

  墨卡託投影。最常見的繪圖流派。這種投影法繪製的地圖可以說隨處可見,尤其是在網際網路上。

  

優點:保留了各大洲原有的角度和形狀。 缺點:距 離 赤 道 越 遠,面積就越會被人為放大。 適用領域:航海導航、交通地圖、地質學。

  需要維持航向的航海員一直以來都希望能有保留真實角度的地圖。於是荷蘭地圖學家傑拉杜斯·墨卡託(Gerardus Mercator)在1569年設計了一種投影方式,但這種投影的缺點在於,離赤道越遠,呈現的面積就越大。

  這也是為何在人們熟知的墨卡託地圖上,格陵蘭島看上去和非洲大陸的面積差不多,然而實際上,後者面積是前者的14倍!此外,地圖上俄羅斯的面積看上去傲視群雄,但其實,它的面積小於南美洲。因此,這種地圖的誤導性非常強。

  事實上,墨卡託投影法對於繪製局部地區地圖、交通圖或軍事地圖而言十分重要。「它甚至還是繪製熱帶地區氣象圖的理想方式,因為繪製等壓線或呈現氣旋路徑需要準確角度。」美國雪城大學地理學教授馬克·蒙莫尼爾(Mark Monmonier)解釋道。

  然而,「供學生和大眾使用的地圖絕對不能採用這種投影法!」馬修·埃德尼表示強烈反對。因為錯誤的面積會給大眾呈現一個失真的世界。而且這種投影法還帶有濃厚的殖民主義色彩:法國和英國等國本土面積看起來和它們的殖民地一樣大。

  然而,「近十年來,墨卡託地圖被導航系統的網絡服務廣泛使用,充斥著整個網際網路,因為這種地圖可以免費獲取。因此對於Google地圖最近做出的這一舉動,我們必須表示歡迎。」丹尼爾·施特雷布直抒胸臆。

  第二類地圖因忠實反映各大洲的真實面積,有助重新確立南方國家在地理和地緣政治上的重要性。聯合國教科文組織和聯合國兒童基金會使用了幾十年的高爾-彼得斯投影就屬此類。

  

  高爾 - 彼得斯投影。有爭議的投影模式。美國波士頓的中小學校最近開始採用這種地圖進行教學。

  

優點:忠實地表現了各大洲的相對面積。 缺點:大洲的形狀失真,靠 近 赤 道 過 長,靠近兩極則過寬。 適用領域:地緣政治學

  如今,在波士頓的中小學校投入使用的也是這種地圖。但問題在於,這種投影法嚴重扭曲了各大洲的形狀,靠近赤道和靠近兩極的部分分別被拉長和拉寬,對專業研究十分不利。這種繪圖法呈現的世界無疑是失真的。

  因此最新的「平等地球」投影的設計目的就是在忠實呈現真實陸地面積的基礎上,儘可能地減少各大洲形狀的扭曲程度,同時適當保留讀者讀圖的舒適性。

  

  「涉及數據的空間分布方式時,將失真最小化就顯得尤為重要。因此對環境科學研究人員而言,這種新型投影方式非常實用。」NASA行星數據中心的一位成員透露道。

  心理學效應

  「平等地圖」投影不僅實用也十分必要,因為「研究人員有時會選擇非常不合適的地圖來展現他們的研究成果」,丹尼爾·施特雷布怒斥道。而「學校教材上的地圖充斥著令人反感的改動」,法國巴黎狄德羅大學地質史學家克裡斯蒂安·格拉特魯(Christian Grataloup)遺憾地表示。

  

  古德投影。延續至今的繪圖法。這種狀若橘子瓣的地圖至今依然受到地圖學家的好評。

  

優點:既表現了真實面積,又最大程度地減少了幾何形狀的失真。 缺點:無法完整呈現各大洋,且格陵蘭島還被一分為二。 適用領域:經濟學、地緣政治學

  更不用提那些居然在矩形地圖上用同心圓而不是等距離投影來表示飛彈活動範圍的媒體了,在接受採訪的地圖學家們看來,這絕對有違常理。

  在高性能GPS領航的當下,繪圖方式的紛爭似乎顯得無關緊要。但絕不能低估世界地圖可能帶來的心理學效應。

  「1970年代出現了以北極為中心視角的地圖繪製方式,為的是模擬美蘇之間核彈的可能軌跡。」克裡斯蒂安·格拉特魯回憶道,「這使我們明白這些飛彈不會經過歐洲上空,而傳統的世界地圖卻會讓人產生這種擔憂。」

  若要動搖大眾觀點,或是引導人們關注某個話題,一張全新的世界地圖就可以做到:

  例如澳大利亞人斯圖爾特·馬克阿瑟(Stuart MacArthur)在1979年提出,將南半球繪製在地圖的上方,而事實上,我們居住的這個星球並無上下之分;還有以浩瀚的太平洋為中心視角繪製的地圖;而中國學者郝曉光繪製的地圖則以中國為中心,同時突出了北冰洋和南極洲的地位,顯示了中國對這兩處戰略要地的關注。

  

  郝曉光主編繪製的豎版世界地圖(南半球版)。

  「只奉一種地圖為圭臬是非常天真的做法,」馬克·蒙莫尼爾強調,「要讓孩子學習各類方法繪製的地圖,並告訴他們每一種地圖各自代表的不同視角。」

  無論是墨卡託投影、高爾-彼得斯投影還是平等地球,這場無聲的地圖之爭至少能提醒人們,任何一種地圖都無法代表絕對真理。

  撰文 Vincent Nouyrigat

  編譯 鄒沁

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