(作者:張其棟老師 / 逢甲大學 應用數學系)

「加拿大領土居然是美國本土的兩倍大!」
「格陵蘭比非洲還要大耶!」

圖1 利用麥卡托投影法所繪製的世界地圖(註)

當你觀看世界地圖(圖1)的時候,可能會察覺到上述現象,不過根據維基百科所提供的資料,加拿大的面積約為998萬平方公里,顯然與美國本土的面積808萬平方公里相比還不到兩倍,而非洲大陸則是世界第二大洲,面積約3022萬平方公里,遠遠超過格陵蘭的面積217萬平方公里。到底是什麼原因造成這兩者的差異?會不會是地圖畫錯了?其實我們也可以反向思考看看,是不是我們對於地圖的使用產生了誤解。

地圖繪製是重要的專業,凡舉航空、航海等交通規畫,以及氣象的預測分析,都必須搭配地圖的輔助。不過由於地球是個球體,要將球面的資訊繪製到平面上其實是困難的挑戰,往往要針對不同的需求進行取捨。以導航為例,我們希望依據地圖的資訊進行轉向時,實際的轉向角度應該與地圖上對應的角度一致,如此一來才能確保我們的方位是正確的;試想如果我們在多條街道交滙的路口應該右轉90度切入另一條道路,但是地圖上該路口所指示的路徑卻只有45度的夾角,就有可能讓我們感到困惑,甚至偏離航線錯失目標。透過以上的討論,我們發現有必要繪製轉向角度與實際情況一致的地圖,於是地理學家麥卡托(Mercator)提出對應的地圖繪製技術,圖1即為透過這個方法所製作的世界地圖。

雖然麥卡托提出的地圖繪製技術可以滿足轉向角度不變的需求,不過它也有致命的缺點,由於球面與平面的幾何特性不同,這個方法會將高緯度的區域放大造成失真,無法直觀比較不同緯度的區域面積大小,網站「The True Size Of…(https://thetruesize.com/)」就設計了線上互動教材,讓我們可以拖曳目標區域和其他區域進行比較;藉由實際的操作,我們發現加拿大其實比美國本土大一些,但是還不到兩倍的差距(圖2),而格陵蘭則比印度小一點,更遠遠小於非洲大陸(圖3)。

圖2 加拿大與美國本土的面積大小比較
圖3 格陵蘭與印度的面積大小比較

既然我們有比較面積大小的需求,對應的技術也就因應而生,彭納(Bonne)和古特(Goode)分別發表新的投影方法來繪製地圖,使其可以保持面積的大小比例,不過地圖的呈現就不是我們一般所熟知的長方形,是以心形(圖4)或切割(圖5)的方式來展示,使用上比較沒有那麼直觀。

圖4 利用彭納投影法所繪製的世界地圖(註)
圖5 利用古特分瓣同正弦投影法所繪製的世界地圖(註)

雖然以上的地圖繪製技術能分別滿足轉向角度或面積不變的需求,不過有時我們仍希望能同時觀察這兩個資訊,於是羅賓森(Robinson)發展了新的技術作為折衷方案,將世界地圖展現於平躺的橢圓區域(圖6),適度保持方位又讓面積不致失真太多,成為1960年代以後廣泛使用的地圖之一。

圖6 利用羅賓森投影法所繪製的世界地圖(註)

註:公有領域,取自維基共享資源,作者為Mdf。

館藏資源

  1. 大人的地圖學
  2. 世界地圖祕典
  3. 地圖的故事
  4. 改變歷史的地圖與製圖師

網路資源

  1. 透過這個互動地圖,你就知道「麥卡托投影」把一些國家「放大」了
  2. 麥卡托有什麼好的?-《地圖的歷史》