​有史以来制作的最精确的地球平面图

有史以来制作的最精确的地球平面图

地球是一个球体，那么如何在2D地图上准确地描绘它呢？

一项新的研究发现，只需将地球平整成两块煎饼，一块描绘北半球，另一块描绘南半球，赤道围绕边缘运行。

研究人员说，这两块“煎饼”代表了有史以来制作的最精确的地球平面图。

据《科学美国人》报道，与其他平面地图不同，新的圆形地图不会缩小或放大某些海洋或陆地的面积。

此外，与一些非常大的三角形地图不同，“这是一张你可以拿在手里的地图。

这张地图可以正面和背面打印在一本杂志的一页上，供读者裁剪。

几个世纪以来，绘制精确的2D地图一直困扰着制图者。

为了帮助确定平面图面临的各种问题，戈特和研究合作者、费城德雷塞尔大学物理学教授大卫·戈德伯格创建了一个系统来对现有的平面图进行评级，并于2007年将他们的结果发表在《制图》杂志上。

他们的系统对六种扭曲类型的2D地图进行了评分：局部形状、面积、距离、弯曲(弯曲或曲率扭曲)、倾斜(不对称)和边界切割(连续性差距，比如分裂太平洋)。

他们说，得分较低的地图更准确。

设计良好的球体，像地球一样是球形的，会得到零分。

戈特说，在一张平坦的地球地图上，“一个人不可能把一切都做得完美”。

“一张擅长一件事的地图可能不擅长描绘其他事情。”

以大多数人都熟悉的世界地图为例--墨卡托投影，这是许多教室里常见的东西，也是谷歌地图的基础。

研究人员说，虽然墨卡托投影擅长表现局部形状，但它会扭曲北极和南极附近的表面区域，因此这些区域经常被切断。

墨卡托投影由荷兰地理学家杰拉德·墨卡托于1569年创建，帮助航海者在世界各地航行。

请注意，极地区域扭曲了，日本和夏威夷看起来比实际距离更远。

根据该团队的评级系统，评级最高的平面地图投影是温克尔三角地图，这是一种起源于1921年的地图，当时德国制图师奥斯瓦尔德·温克尔提出了这一点，现在国家地理学会正在使用它。

这张地图画的分数很低，只有4.563分，但仍然存在着“边界切割”的问题，因为它把太平洋一分为二，一部分在地图的右边，另一部分在地图的左边。

这种分裂造成了一种错觉，即亚洲和夏威夷之间的距离比实际距离更远。

温克尔·特里佩尔投影世界地图最初设计于1921年。

请注意，它是如何扭曲南极洲的，并制造出日本离加州很远的错觉。

戈特说，为了绕过这个边界分割问题，研究人员从一个新的角度来研究地图绘制，希望设计出一张“误差最小的平面地图”。

“我们提出了一种截然不同的地图，我们在六个错误中的每一个上都击败了温克尔·特里佩尔。”

最终的结果是煎饼贴图，借鉴了之前对多面体或多面3D形状的研究。

1943年，美国建筑师理查德·巴克明斯特·富勒绘制了构成世界地图的规则形状的轮廓，并就如何将他的地图折叠成多面体地球写下了说明。

但是，虽然富勒很好地描绘了大陆的细节，但他对海洋的描述却不那么准确，这带来了误差。

例如，澳大利亚和南极洲在他的创作上相距太远。

理查德·巴克明斯特·富勒拿着他组装的多面体地球仪。

请注意背景墙上的平面地图。

在发布在arxiv数据库上的一项2019年的研究中，Gott认为是“信封多面体”，它包括背靠背地将规则形状粘合在一起。这项研究还没有得到同行的审查。

他说，这导致了双面圆形地图的想法。

这张2月15日发布到arxiv数据库的新地图由两张煎饼地图组成，可以并排或背靠背查看。

无论哪种方式，地图上都没有任何边界切割。

戈特说，如果你想测量从一个半球到另一个半球的距离，只需用绳子或卷尺绕过煎饼的一边到另一个。

戈特说：“如果你是一只蚂蚁，你可以从一边爬到另一边。”

“我们在赤道上有连续性。(非洲)和南美被覆盖在边缘，就像一张床单覆盖在晾衣绳上，但它们是连续的。”

与任何其他2D平面贴图相比，煎饼贴图的距离误差也较小。

例如，戈特说，它的配置意味着距离不能超过或低于实际距离的22.2%。

相比之下，墨卡托和温克尔·特里佩尔的投影在地图两极附近和左右边缘的距离误差非常大。

更重要的是，研究人员说，煎饼图赤道边缘的区域只比中心区域大1.57倍。

戈特说，他不知道还有其他的双面煎饼地球。

戈特说：“我们的地图实际上比其他平面地图更像地球。”

“要想看到整个地球，你必须旋转它；要想看到我们所有的新地图，你只需把它翻过来就行了。”

戈特和他的同事还绘制了火星、木星、太阳和其他天体的煎饼状地图。