什么是地图投影？
地球是一个巨大的蓝色大理石，呈球体形状（或接近球体）。这就是为什么地球仪是代表地球的最佳方式。
但是地球仪很难放在你的手提箱里，而且你只能看到地球的一侧。最重要的是，很难测量距离，而且它们不如纸质地图方便。
这就是为什么我们在地球上使用地图投影并将它们展平成二维的原因。但正如您即将发现的那样，您无法在不失真的情况下以二维方式表示地球表面。
最重要的是，所有类型的地图投影都具有保留不同属性的优点和缺点。
剥一个橙子并压平果皮
想象一下你有一个橘子。这是你想象中的地球。当你从任何方向看它时，你都无法看到它的所有面。但是当你把橘子剥开，压平并展开时，你就会开始看到一切。
类似地，地图投影是制图师将球体或球体转换为二维表示的一种方法。换句话说，地图投影系统地将地球的 3D 椭球体（或椭球体）渲染到 2D 地图表面。
有多种方法可以在二维表面上表示球体……就像 Jason Davies 流行的Map Projection Transition Visualizer 。
因为您无法在二维中完美地显示 3D 表面，所以总是会出现扭曲。例如，地图投影会扭曲距离、方向、比例和面积。
每个预测都有优点和缺点。总而言之，由制图师决定哪种投影最适合其目的。
地图投影中的可展曲面
地图投影采用可展曲面，例如圆柱体、圆锥体和平面。
可展曲面的目标是将二维平面中的世界展平。
每个表面都是根据这些几何形状进行数学渲染的。
圆锥投影
当您在地球上放置一个圆锥体并展开它时，会产生一个圆锥投影。例如，Albers Equal Area Conic 投影和 Lambert Conformal Conic 投影都是圆锥投影。
这两种地图投影都非常适合绘制长东西向区域的地图，因为沿着公共平行线的变形是恒定的。
但他们很难预测整个星球。虽然该区域发生变形，但比例大部分得以保留。对于圆锥地图投影，图像底部的距离失真最大。
圆柱投影
当您围绕地球放置一个圆柱体并将其拆开时，您会得到圆柱投影。奇怪的是，您会看到像墨卡托和米勒这样的圆柱形地图投影用于挂图，尽管它会使北极膨胀。
但是导航员甚至谷歌地图使用墨卡托投影是有道理的——这都是因为圆柱体的独特属性和北方总是朝上。
您可以将其放置在垂直、水平或倾斜的位置，例如State Plane Coordinate System 。每一个在绘制世界地图时都有自己的用途。
方位投影
这些类型的投影使用平面绘制地球表面。类似于从光源沿着直线辐射的光线，这些光线以不同的角度将球体截断到一个平面上。
光源可以从不同的位置发出，形成不同的方位地图投影。例如，日经投影、立体投影和正交投影是常见的方位角投影。
地图投影和坐标系
请记住，对于球体，我们使用纬度和经度来确定我们的位置。这是我们的地理坐标系。例如，纽约的位置是（40.714°，-74.006°）。
但是当地球有地图投影时，这意味着它有投影坐标。例如， Universal Transverse Mercator system按经线将地球分成 60 个部分。如果您可以想象将一个橙子切成 60 个楔子，这就是 UTM 系统的工作原理。
从这里开始，它为中央子午线指定了500,000 米的值。
关键要点是：
当我们在球体上定位位置时，我们使用十进制。但是，当我们使用地图投影时，我们会以米或英尺为单位定位位置。
它使用方程式将地球的角地理坐标转换为使用可展曲面的XY 笛卡尔坐标。可展曲面是可以在其上构建地图投影的几何形状。
实际上，一些地图投影根本不使用可展曲面，例如 Goode 和 Bonne 投影。
地图投影示例
纵观人类历史，人们将地图投影用于各种用途。探险家使用墨卡托地图作为等向线，以在恒定的轨道方向上准确行进。实际上，已知的第一张地图起源于希腊，将世界视为圆柱形。
今天有成千上万的地图投影！
一些地图投影对某些事情有用，而其他地图投影对其他事情有好处。
北美最常用的两种地图投影是兰伯特等角圆锥投影和横向墨卡托投影。
兰伯特共形圆锥曲线
Lambert Conformal Conic 源自沿两条标准平行线与椭圆体相交的圆锥体。当您在平面上“展开”圆锥体时，它就变成了数学展开的表面。
最大的失真发生在南北方向。通常，失真会随着远离标准纬线而增加。例如，此地图投影严重扩展了南美洲。
通用横轴墨卡托
通用横轴墨卡托 (UTM) 坐标系是一组标准的地图投影，每个六度宽的 UTM 区域都有一条中央子午线。尽管谷歌地图使用墨卡托投影，因为它能很好地保持形状，而且北方总是向上。
但是墨卡托地图投影在保留区域方面确实很糟糕。对于我们大多数人来说，投影很常见，看起来很好。实际上，非洲在地球上是巨大的。但格陵兰岛看起来和非洲一样大，尽管实际上它只有非洲的 1/14。墨卡托益智游戏说明了这一点。
您最喜欢的地图投影是什么？
空间参考系统（纬度和经度）用于定位地球椭球体表面上的要素。地球上任何一点的位置都可以使用纬度和经度来定义。这些点以角度单位表示，例如度、分和秒。
GIS 中的大多数地图都是二维形式的。要使用这些地图，您需要使用一对坐标的参考系统。
但是，当您将球形转换为平面时，您就近似于地球的真实形状。根据您选择的地图投影，某些投影可能会导致地图上的要素之间的距离得以保留，同时将变形引入形状。在某些情况下，该区域可能会被保留而方向被扭曲。
制图师选择最能代表地图上感兴趣区域的用途、大小和形状的地图投影。
