我們?yōu)槭裁匆恢笔褂脟?yán)重變形的地圖

降維

在科幻小說(shuō)作家眼中逞姿,我們現(xiàn)在所處的三維世界是部分更高維世界的廢墟,高維世界我們無(wú)法想象盏袄,就像電子游戲中的角色朝著屏幕方向一直奔跑卻無(wú)法跳出二維屏幕(貞子除外)芳绩。但我們擅長(zhǎng)降維,比如說(shuō)昆箕,在《三體III:死神永生》黑暗法則下鸦列,歌者文明用降維武器把地球降成了二維;又比如說(shuō)人類(lèi)文明發(fā)明了二維地圖鹏倘,讓三維星球在二維表達(dá)薯嗤。

但是現(xiàn)在,我必須告訴你一個(gè)壞消息纤泵,你目前看到的所有地圖都是嚴(yán)重失真的骆姐。

下方高能,絕對(duì)顛覆你的世界觀,請(qǐng)選擇性閱讀诲锹。

扭曲的世界

以我們平時(shí)用的電子地圖為例

世界地圖

看世界地圖繁仁,或許我們?cè)缫呀?jīng)習(xí)慣了俄羅斯這個(gè)龐大的家伙占據(jù)了歐亞大陸一大半并且看起來(lái)比中國(guó)要大得多;或許我們?cè)缫呀?jīng)習(xí)慣了中國(guó)和歐洲大小相差不多归园;或許我們?cè)缫呀?jīng)習(xí)慣了格陵蘭島與整個(gè)非洲大小相當(dāng)......

然而真實(shí)情況是這樣的:

  • 把俄羅斯放到中國(guó)的位置
俄羅斯沒(méi)這么大
  • 把中國(guó)放到俄羅斯的位置
中國(guó)好大黄虱,我想去看看
  • 歐洲這么小
歐洲
  • 非洲大陸不是吹的
中美印三國(guó)不敵非洲
  • 看上去比非洲要大的格陵蘭島其實(shí)小得恐怖
格陵蘭島在非洲

其實(shí),我們一直使用的是叫做墨卡托的投影術(shù)庸诱,上述國(guó)家的變形其實(shí)跟這個(gè)投影的特點(diǎn)有關(guān)捻浦。

墨卡托投影

地球是三維的,而地圖是二維的桥爽,這就涉及到三維到二維的轉(zhuǎn)變朱灿。試想一下,如果地球在你手里钠四,怎么才能讓它變成一張紙呢盗扒,直接拍成一張紙?從某個(gè)地方剪開(kāi)平鋪缀去?二向箔武器侣灶?都不行。

不用擔(dān)心缕碎,其實(shí)人們?cè)缇桶l(fā)明了各種投影術(shù)褥影。

最為著名是墨卡托投影,在16世紀(jì)的荷蘭咏雌,一個(gè)叫墨卡托的人發(fā)明的一種投影術(shù)凡怎。假如把地球放入一個(gè)圓柱體里面,地球的赤道與圓柱相切赊抖,在地球中心放入一個(gè)燈泡统倒,燈光會(huì)把地球表面投射到圓柱體內(nèi)表面,把圓柱體豎向剪開(kāi)氛雪,平鋪就形成了一張二維的地圖檐薯。

墨卡托投影

這種投影能保持方位的正確性,地球的經(jīng)緯度在投影之后依然能保持經(jīng)緯度正相交注暗,地球的東西南北方向在投影之后依然保持不變坛缕,所以推出之后深受航海人士的喜愛(ài),直到現(xiàn)在依然大行其道捆昏。

但是墨卡托投影的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的:

  • 嚴(yán)重變形赚楚,在地球上,越往北緯度圈是越小的骗卜,但是投影之后所有的緯度圈都被拉伸的和赤道一樣長(zhǎng)(經(jīng)線也被拉長(zhǎng)了同樣的倍數(shù)宠页,這樣才有了正確的方位)左胞,所以越往兩級(jí)方向越失真,這就是為什么俄羅斯看起來(lái)面積特別大的原因举户。
  • 奇點(diǎn)問(wèn)題烤宙,南北兩極無(wú)限大。

web 墨卡托

墨卡托投影的方位不變性特點(diǎn)和人們對(duì)電子地圖的需求不謀而合:

  • 從航拍角度來(lái)看俭嘁,能保持建筑物的形狀躺枕。
  • 電子地圖需要保持方向不變才有價(jià)值,例如導(dǎo)航等等供填。

所以拐云,目前所有的電子版地圖都是使用的這種投影,包括Google地圖近她,高德地圖叉瘩,必應(yīng)地圖,百度地圖等等粘捎。

又因?yàn)檫@種投影和墨卡托投影有一些不同薇缅,所以又叫做web墨卡托頭投影。

  • 為了方便計(jì)算攒磨,把地球當(dāng)做規(guī)則的球形捅暴,而不是橢球形。所以在南北向上有0.33%的誤差咧纠。
  • 因?yàn)槟ㄍ型队霸谀媳睒O點(diǎn)無(wú)限大,所以不可能映射全球泻骤。把投影按照正方形比率進(jìn)行切割漆羔,最大的緯度接近 85.05度。

lbs相關(guān)就寫(xiě)到這里了狱掂,再寫(xiě)下去就涉及泄密了演痒。
接下來(lái)會(huì)寫(xiě)『高并發(fā)系列』文章,請(qǐng)大家保持關(guān)注哦.

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