五种投影

等积地球投影:属性、用途与局限

2018 年发表的等积伪圆柱投影,为替代高尔–彼得斯而做。面积处处精确守恒,形状的代价集中在高纬:84° 处拉长 24.6 倍。

说明

Equal Earth 由 Bojan Šavrič、Tom Patterson 和 Bernhard Jenny 于 2018 年发表。起因很具体:2017 年 3 月波士顿公立学校改用高尔–彼得斯投影,三位作者去找一张既等积又好看的世界地图,没找到,于是自己做了一张。

它的外形参照 Robinson——弧形经线、圆润的轮廓——但 Robinson 是折中投影,Equal Earth 是严格等积的。它是本站五种投影里最年轻的一种。

投影属性

投影族
等积伪圆柱
图幅宽高比
2.055:1
绘制范围
整个世界
极线长度
赤道的 59%
形状不失真的纬线
40.4°
面积失真达 2 倍
从不
形状失真达 2 倍
63.8°
按定义恒定的一栏
面积失真

纬线是水平直线,但间距向两极收窄,这是保住面积的代价;经线是弧线;两极是直线,长度是赤道的 59%。宽高比 2.055。

等积:面积失真在每一条纬线上都精确等于 1.00。本站用 0.02° 的小方块在六条纬线上验证过,偏差在百万分之一以内。

形状是它付账的地方:赤道处 1.35 倍,到 30° 处 1.15,再到 40.4° 处降为 1.00——那是它唯一一条保形纬线,同样不在定义里——之后一路上升,60° 处 1.69 倍,在 63.8° 处翻倍,到 84° 处已是 24.6 倍。

实测失真

本页所有数字由本站运行的投影现算,不是抄来的。
纬度0°30°45°60°72°84°
面积失真1.001.001.001.001.001.00
形状失真1.351.151.091.693.4324.6

两栏都以这一种投影自身赤道处的实测尺度为 1。它们只能和同一张表里的数字比较,不能拿去和另一种投影的读数并排——每种投影的基准是它自己。

使用方法

需要按面积说话的世界专题图:人口、土地覆盖、排放、选举、经济数据。等积是这类图的前提,画错面积等于画错结论。

它现在被不少机构用作默认的世界底图,因为它同时满足「等积」和「不难看」这两个以前很难兼得的条件。要在等积投影里选一张,通常就是它。

局限性

不保角。高纬度的形状被明显拉长,84° 处长短轴之比 24.6 倍,讨论极地形状不该用它。

两极是线不是点,极地被摊成地图顶端的一条带,而不是收拢到一个点上。

和所有等积投影一样:面积和角度不可能同时守恒。这是曲面几何的结论,不是工程上的遗憾。

参数

本站的构造(w、h 为画布尺寸,sphere 为整球):

geoEqualEarth().fitExtent([[0, 0], [w, h]], sphere)

它的公式是一组固定系数的多项式,没有标准纬线可调,唯一可以动的是中央经线。

计算上很便宜:正算是几次多项式求值,反算用牛顿迭代。这是作者们明确追求的性质之一,因为一张世界底图要在浏览器里实时重画。

数据源