地图是如何工作的

尽管地图可以包含不同的数据集，但它们通常遵循几个基本原则约定帮助人们马上理解它们。特纳解释说:“在政治地图制图中使用的一个惯例是，在大多数地图上，水是蓝色的。当你试图用不同的颜色来表示像水这样的东西时，可能会把人弄晕。”此外，在物理地图上，陆地块通常是棕色或褐色的，植被是绿色的。

地图从上方描绘其主题，并使用线条和颜色区分区域。政治地图倾向于使用相似的符号和字体大小来表示边界、城市和其他物体。在许多（但不是所有）地图上，北方位于顶部——其他地图通常包括一个箭头来指示方向。大多数地图都有一个图例来解释它们的符号，而且许多地图都有一个比例标注地图大小与真实世界大小之间的关系，例如1英寸到100英里。有些地图以比例表示比例，例如1:25000。

大多数地图还包括某种坐标系统，以帮助人们找到特定的位置。在一个城市的街道地图上，这可能是一个简单的由字母和数字标记的网格。较大的地图通常使用假想的经度和纬度线。在地球仪上，这些线是有序的，间隔均匀的。南北方向的所有经线或子午线长度相同。纬度线，或平行线，都向东和向西延伸，离赤道越远越短。

另一方面，地图会对平行线和子午线造成严重破坏。这是因为地球的形状大致像一个南瓜，要得到一张平整的纸来精确地模仿南瓜的整个表面并不容易。你可以通过在充气气球上画一幅画来了解其中的困难。然后，拉伸放气的气球，直到它平放。你仍然可以想象原始图片的样子，但是大小和形状都是错误的。

你可以把放气的图片切成小块，这样气球就像戈尔用来用平面纸制作球形球体。不幸的是，得到的一系列有尖的片段看起来仍然不太像原来的图片。相邻的部分不会相互接触，你必须想象如果没有这些间隙，它们会是什么样子。

为了克服平面纸的缺点，制图师使用了各种各样的地图投影。我们将在下一节探讨它们。

尽管它们很容易折叠和携带，但无论是严重扭曲的地图还是拆卸的球形血球都没有多少实际用途。为此，制图师发展了许多地图投影，或将球体平移为平面的方法。没有任何投影是完美的——它们都在一定程度上拉伸、撕裂或压缩了地球的特征。然而，不同的投影扭曲了地图的不同质量。

“所有的地图都有一定程度的不准确性，”特纳解释说。“我们把一个圆形的地球投射到一个二维的表面上——在一张纸上或电脑屏幕上——所以会有一些扭曲。”幸运的是，各种各样的投影使得制图师可以选择一种既能保留某些特征的准确性，又能扭曲不太重要的特征的投影。

创建地图投影通常是一个高度数学化的过程，计算机使用算法将球面上的点平移到平面上的点。但你可以把它想象成将球体的特征复制到一个曲线形状上，你可以切开并平放——圆柱体或圆锥体。这些形状切在一个点上或沿着一条线接触地球，或者割线沿着一条或多条线穿过地球。也可以将部分地球直接投影到切线或割线平面上。

在与行星接触的点或线上，投影往往是最精确的。每一种形状都可以在任何点、从任何角度接触或穿透地球，极大地改变了最精确的区域和最终地图的形状。

有些投影也用眼泪，或者打断，以尽量减少特定的扭曲。与地球上的血迹不同，这些中断被战略性地放置在地图的相关部分。例如，一个古德等积投影使用四种不同的中断，它们穿过海洋，但不影响主要的陆地。

不同的预测有不同的优势和劣势。一般来说，每次投影都能保留部分(但不是全部)地图的原始性质，包括:

您可以从以下网站了解有关特定地图投影及其优缺点的更多信息：国家航空和航天局,美国地质调查局．的美国国家地图集2014年结束，但他们的大部分工作可从其他网站获得．

选择正确的投影只是创建成功地图的一部分。另一个是找到正确的数据。我们将在下一节中了解地图信息的来源。

在其核心，地图是测量的视觉表达。第一批地图的测量结果很可能来自地图绘制者对当地地形的探索。最终，更多的人旅行并记录了遥远的陆地和水体的位置。地图绘制者将这些个人的测量、草图和笔记汇编成更多世界的代表。制图师也以前人的知识为基础，这一趋势在今天的衍生地图中延续，后者使用其他地图作为来源。

今天的一些地图还依赖于真人进行的物理测量。测量员使用仪器对土地和水以及人造地物的位置进行精确测量。这些信息对于精确的地形图至关重要。同样，地质图也依赖于地质学家的实地研究。包括全球定位系统接收器和电子数据采集器在内的改进仪器使这类实地研究越来越精确。研究人员还可以研究契约和销售记录，并采访当地居民，为以前未绘制地图的地区确定正确的地名。

今天的技术也使制图师能够绘制出他们从未去过的地方的详细地图。领域的遥感，或航空和卫星摄影，为制图者提供了大量关于地球的新信息。遥感并不是什么新鲜事——航空摄影首次用于制图是在1858年。然而，直到第二次世界大战后，它在地图制作中的应用才开始广泛，当时制图师开始使用侦察照片作为地图数据。

大多数情况下，将卫星和航空图像转换为地图需要人类制图师的技能。制图员可以定期测量图像的特征，也可以追踪整个轮廓。这两种方法称为光栅和向量编码，两者都很耗时。电脑程序可以帮助处理这个过程，有些程序甚至可以识别出新照片和旧照片的不同。这可能最终使更新地图数据的过程自动化。我们将在下一节中查看专题地图。

制图师和计算机也可以使用视差，即同一物体的两幅图像之间的角度差来测量高度。这个过程类似于你的眼睛感知深度的方式。它允许制图人员使用遥感图像来创建物理和地形图。

对于专题地图来说，世界的形状只是一个开始。在制作专题地图时，制图师必须为一系列社会和环境现象找到准确、最新的信息来源。特纳说:“我们使用各种来源来最好地概括我们想要展示的特征。”“例如，在人口密度地图上，美国每10年进行一次人口普查。新的人口普查数据将向公众开放，我们将能够利用这些信息并据此绘制新的地图。”

制图员还必须确定哪种信息来源是最新、最准确和最完整的。“如果我们在绘制弗吉尼亚州地图，我们可能会在某个时期收到来自该州的信息，而这些信息是在某个时期开发的，”特纳解释道。“我们可能会从另一个时期开发的城市或县收到信息，我工作的一部分乐趣在于解释[哪种来源]是正确的。”

大多数专题地图都包含一条引文，解释信息的来源。以下是一些常见的来源：

除了有关地球大小和形状的数据外，这些主题信息的大部分都存储在数据库中。制图师的工作是将来自各种数据库和现有地图的信息结合起来，创建一个新的、可理解的地图。我们将在下一节中查看这是如何发生的。

几千年来，人类一直在绘制地图。巴比伦人早在公元前2300年就把地图蚀刻在石板上了[来源:大英百科全书]。一些更古老的画作也可能是地图的例子，但考古学家和人类学家对这些艺术家是想绘制地图还是画一幅画存在分歧。不管怎样，地图已经存在很长一段时间了，而且在大部分时间里，人们都是手绘的。

随着人们在数学和地理方面的新发现，手绘地图变得更加精确。对地球直径的准确估计帮助制图者以正确的比例描绘陆地和海洋。在制图师开始同时绘制东半球和西半球的地图之后，情况更是如此。在17世纪和18世纪，钟表制造的进步使旅行者能够准确地确定经度，使地图的精确测量变得更容易。

尽管科技的进步使得获取精确的地图数据变得更加容易，但制作一张好的地图仍然需要艺术家的技能。地图绘制者必须能够画出或绘制出地图的所有特征，以便它们准确、易读和吸引人。今天也是如此。电脑和地理信息系统(GIS)自动化了许多地图制作任务，以增加地图的深度和信息功能。GIS是一个软件平台，它收集、分析和组织数据，帮助地图呈现易于阅读的图案。任何时候，当你看到一张用颜色标出某一地区疾病发生率或贫困水平的地图时，你就会意识到地理信息系统的能力。

然而，最好的地图仍然来自熟练的制图师，他们利用了所有可用的技术，但具有人情味。

在制作地图时，制图师必须考虑几个因素，包括:

用于在线查看的地图也有不同于纸质地图的要求。特纳解释说：

如果你正在为互联网开发一张地图，一般来说，字体必须要大一些，这样你才能在屏幕上阅读。你在颜色上的选择更少因为不是每一种颜色都能正确输出如果有人想打印地图的话。因此，由于颜色的限制，由于字体大小的限制，与打印地图相比，它通常要简单得多……你通常会开发一个适合标准电脑屏幕的地图，这样用户就不需要来回移动来理解信息。

考虑到这一切，制图师必须收集数据，并弄清楚如何使用视觉元素将其呈现在地图上。这需要的不仅仅是精确地勾勒出大陆和水体的轮廓。制图师必须使用颜色、线条、符号和文本，以确保读者能够正确理解地图。这些视觉元素有助于明确地图的哪些部分是最重要的，以及哪些部分在前景中，哪些在背景中。通常，制图师可以使用GIS检查同一地图的多个版本，以确定哪个版本最有效。

即使在地理信息系统的帮助下，成功地创建地图也需要制图师具备大量专业知识。许多制图员都拥有制图或相关学科的学位，如地理、测量或数学。由于地理信息系统的普遍性和复杂性，制图人员还需要熟练使用计算机。此外，许多制图人员也对使用大量地图的领域感兴趣。特纳说：“对我来说，是天气和政治。对其他人来说，可能是语言或地质。对一些人来说，可能是历史，无论是美国历史还是世界历史。”

制图技术和地理信息系统的改进使人们能够非常迅速地获得非常专业的地图。这是近几十年来发生的一大进步。以前，获取高质量的专业地图可能是一项挑战，特别是在短时间内。下一个挑战是让新地图更快地进入公众视野。

特纳说：“通常情况下，从绘制地图到向公众提供印刷品或网络地图之间的间隔时间是三到六个月，我认为这是人们期望改善的一个领域。”

虽然我们很想知道没有它我们是怎么生活的全球定位系统(GPS)事实上，直到不久前，每个人都做得很好。然而，这项技术的可用性使地图制作成为一项比以前更精确的事业。它完全被称为全球定位系统(GPS)，由几十颗卫星组成，为各种地球特征提供地理坐标。它们最初由美国国防部送入轨道，自20世纪80年代开始用于民用，自那以后，这项技术彻底改变了从飞机导航到陆地测量等方方面面。它甚至在游戏中也发挥着作用。

由于这些卫星连续环绕地球运行（每天环绕地球两圈），数据采集和应用速度大大加快。这使得地图制作者能够制作最新的地图，尤其是在土地规划和环境影响近年来成为热点问题的情况下。

GPS技术也导致了个人导航工具的扩展，如Waze和谷歌Maps。在此之前，只有军事和运输级别的组织才知道这些数据。今天，任何人都可以(也确实)使用这些实时地图，通过转弯指令到达他们需要去的地方。没有人真的需要知道如何“读”地图来获得方向。现在，GPS地图已经在滚动更新的基础上取得了长足的进步，甚至就在几年前，还存在大量的“死点”有待发现。

未来几年，随着科技的飞速发展，地图的制作和使用可能会继续发生变化。然而，尽管数字地图很方便，纸质地图不太可能（或应该）出现被根除。尽管其中一个原因是你的手机可能会在任何给定的时间死亡，留下你的mapless，但如果你真的想旅行或深入了解某个地区，有更好的理由坚持使用纸张。显然，数字信息对于获取低级信息来说很好，比如如何从a点到B点。同样的信息相比之下，纸张更有可能被更好地消化和保留，让用户对内容和领域有更透彻的了解。

最初出版:2007年5月14日