“每一次我们遇到困难的时候，我们应该感谢大自然母亲，因为这意味着我们将要学到一些重要的知识。”——约翰·巴赫
地图在我们的日常生活当中有着举足轻重的作用，从古至今人类利用它解决了不少的实际问题，地图也随着人类科学认知水平的发展、变迁越来越趋于精准化、模型化。今天我们就简单说下，从古至今的地图演变，地图都是怎么样画出来的？
当然，首先要从最初的地图讲起世界上现存最古老的古巴比伦地图被刻画在陶片上，大约是公元前25世纪的产物，在它的身上不难看出近代地图的影子，它用楔形文字与简单的线条勾画了城市、农田等。
在中国这片土地，地图起源可追溯到夏禹制九鼎的传说，随着天下动乱不定，在军事当中地图显得尤为重要，尽管受当时测绘水平的限制，但地图的绘制水平仍处于较高的水准，古时的中国常用三种较为典型的绘图方式，以山川为基准的地图、以行进路线（水路、道路、海洋航线等）为基准的地图，和以客观比例为基准的地图，大致可以理解为沿着山川、道路、河流等用线条标识勾勒出相对位置。
政治、经济的发展催生出用途不尽相同的地图，为了谋求一些利益古代国家派出人去探索新未知的土地，到这时地图的发展迈入了高速发展区。明代时期，郑和七下下西洋采用了24/28方位指南针导航技术手段和天文导航，郑和下西洋最终收获了20多页航海地图及两页四幅的过洋牵星图，《郑和航海图》是世界上现存最早的航海图集，世界地图上全球海陆的轮廓，主要是在航海地理大发现和文化交流中逐步形成的。回到现代地图，其基于天文大地的测量，再配合上近代航天技术得到的。
世界地图
在学术方面，几何学与地理学都涉及到了对地球的研究，地理学常常被用来描述地理，想要更深入的描绘就需要用到几何学的测量，地球是一个两极稍扁赤道略鼓的不规则球体。
要研究地球，不妨先假设它是一个球体，根据几何学中球体的性质可知，球面上任一一点到球心的距离是相等的，选择一条过球心的线段，沿此线段旋转360度将球体分割成两半，以此类推我们就能得到经线，经线指向南北，存在两个交点为南极和北极，再做出过球心线段的垂线，进行分割就能得到纬线。
如何绘制一张世界地图？利用投影我们可以得到一张地图，其主要的构成方式有几何投影与非几何投影，它们分别包括圆锥投影、圆柱投影与平面投影，伪圆锥投影、伪圆柱投影、伪平面投影和多圆锥投影。
球极投影
地球是一个三维物体为了得到二维的平面地图，其的一种方法就是将地球投影到二维的平面中，选定一个地方如“北京”，画出连接北极与这个地方的直线，此外这条直线还穿过平面上的另外一点，最后呈现的为“北京”市的投影。
任何地球表面上的一点我们都可以将它投影出来，距离北极越近的点在二维平面上的投影就越远，而北极在这这种情况下是没有投影的，这种投影绘制地图的方法我们称之为“球极投影”。需要说明的一点是，投影所呈的图像与原图的比例尺大小是不同的，例如南极的投影。
正轴等角投影(墨卡托投影)
墨卡托投影是圆柱投影的一种。如图，将地球假设放入一个圆柱体中，使地球切于圆柱体，再按等角的必要条件将经纬网投影到圆柱表面上。
为什么墨卡托投影会出现面积的变动情况？这里稍作解释:展开投影后的圆柱，经线变成相互平行的一组直线，纬线垂直于经线且相互平行，两条相邻的纬线之间的距离由赤道向两极不断扩大，这种投影方法不会使角度发生变形，换句话说就是大陆或者某区域的形状不会发生改变，但越到两极区域，面积产生较大偏差，例如，格陵兰岛事实上只有非洲面积的14分之一，为什么会这样，也太不科学了吧！在数学上，将一经纬度投影至三维的笛卡尔坐标系当中，经过计算会得出X(表示经度)的值不为真实经度的值，这也就解释了为什么距赤道越远变形越大。
在比例尺制图中我们实际用到的投影有27 种，在这其中被常使用的有：墨卡托(Mercator)投影(等角正切圆柱投影)、彭纳投影、Lambert等角正割圆锥投影、Albers等积正割圆锥投影、球极投影、高斯克吕格投影（横轴等角切椭圆柱投影）等距圆锥投影，最为常用的是横轴墨卡托投影，根据不同的地方，可以选用最优方案的投影。
为什么所有的世界地图都是存在问题的？地球是一个不规则球体，想要将它铺成一个平面图，不论采用哪一种绘图方法，绘制世界地图需要用到投影的方法，这里存在一个大问题，每一种投影都有其缺陷，它们表现在区域面积、方向、距离、形状与实际上不相符，如上面我们所提到的墨卡托投影。
有一点墨卡托投影做的很好，即保留了方向，利用这一点进行导航，在墨卡托投影绘制的地图上任一两点的连线都会产生角度，这便于实际航海中指南针的应用，而墨卡托投影的失败在于区域面积的大小，地图上通过观察可以发现格陵兰岛与非洲的尺寸基本一致，但实际上格陵兰岛(216平方千米)要比非洲小的多。
再例如麦卡托投影，它能最大限度保留区域形状，而如果只想尺寸上的准确，可以使用盖尔·彼得斯投影，其优势在于等面积。地图开始发生转机在上世纪60年代末，卫星开始投入使用，全球定位系统需要纸质地图作为导航的一种接收载体，在1998年美国国家地理学会通过温克尔投影，因为这种投影方法的优势在于可以使各条经线之间的间距相等，更好的适用于全局查看的世界地图，但是温克尔投影扭曲了陆地的形状和方向。
科学的测绘一张地图
高斯投影，高斯投影坐标正算公式的三个特点十三、高斯投影坐标正算公式的三个特点 (1) 当 l 等于常数时，随着 B 的增加 x 值增大，y 值减小;又因，所以无论 B 值为正或负， y 值不变。 (2)当 B 等于常数时，随着 l 的增加，x 值和 y 值都增大。所以在椭球面上对称于赤道的纬 圈，投影后仍成为对称的曲线，同时与子午线的投影曲线互相垂直凹向两极。 (3)距中央子午线愈远的子午线，投影后弯曲愈厉害，长度变形也愈大。 十四、 十四、大地坐标系与高斯平面坐标系的关系 ⑴ 推导思想 a 对称性-基本公式，x=a0 ∑a2nl2n y=∑a2n-1l2n-1 n=1,2,3…，b正形条件，得到递推函数，mk = ( 1) k 1，1N cos B d M k 1 k M dB，k=1,2,3…，c.正长条件。M0=X ,dM k 1 dB=Md.将系数代入基本函数式,得高斯投影正算公式 ⑵ 结论公式 ⑶ 计算带号和中央子午线 6°带:N=L6 L0 3(逢余进整)L0 = 6 N 33°带:n=(四舍五入),L0=3N。
总结科学地绘制地图
- 实地测量,确定多个足够精度的控制点,形成平面控制网。
- 碎步测量—依靠控制网进一步测量更细节的各点坐标。
- 利用地图投影将曲面地理坐标转化成平面直角坐标。
为什么平时看到的地图不准?
平时看到的地图一般是由墨卡托投影法得到的平面地图,但纬度越高畸变越严重，例如处于北半球的中国看起来会比实际比例更大。
参考文献：维基百科(Wikipedia)，墨卡托投影，高斯投影
大地测量学基础孔祥元,郭际明,刘宗泉编著
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