等距圆柱投影:属性、用途与局限
最朴素的一种投影:经度当横坐标,纬度当纵坐标。它既不保角也不等积,面积和形状按同一个 sec(纬度) 一起失真——五种投影里只有它两栏数字完全相同。
说明
等距圆柱投影(Plate Carrée,方格投影)把经度直接当作 x、纬度直接当作 y。托勒密把它归给公元 100 年前后的推罗的马里努斯,是有记载的最早的投影之一。
它常被当成「没有投影的原始经纬度」,因为一组经纬度数组直接画出来就是这个样子。但这仍然是一种投影,而且有明确的取舍:它保证的只有沿经线的距离,别的都不保证。
投影属性
- 投影族
- 等距圆柱
- 图幅宽高比
- 2.000:1
- 绘制范围
- 整个世界
- 极线长度
- 与赤道等长
- 形状不失真的纬线
- 赤道
- 面积失真达 2 倍
- 60.0°
- 形状失真达 2 倍
- 60.0°
- 按定义恒定的一栏
- 没有
经线是等间距的竖直平行线,纬线是等间距的水平线,两组间距相同,于是经纬网是一张正方形格子。整幅图的宽高比正好 2:1,本站量出来是 2.000。
它既不保角也不等积。面积失真和形状失真都等于 sec(纬度),两条曲线完全重合:30° 处 1.15 倍,60° 处正好 2 倍,84° 处 9.57 倍。五种投影里只有它的两栏数字一模一样。
形状不失真的地方只有赤道一条线,因为只有在那里横向和纵向的尺度恰好相等。两极各被拉成一条和赤道等长的直线,极点附近的东西被横向拉伸到最大。
实测失真
| 纬度 | 0° | 30° | 45° | 60° | 72° | 84° |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 面积失真 | 1.00 | 1.15 | 1.41 | 2.00 | 3.24 | 9.57 |
| 形状失真 | 1.00 | 1.15 | 1.41 | 2.00 | 3.24 | 9.57 |
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
它最常见的用途不是给人看的地图,而是数据的存放格式:一张按经纬度等间距采样的栅格,本身就已经在这个投影里了。全球高程、气候、卫星数据大多以这种网格分发。
作为索引图、缩略图,或者在需要「一个像素对应固定经纬度」的场合,它是最省事的选择。
局限性
它不守恒任何一样东西,所以基于它的面积比较和角度测量都没有依据。名字里的「等距」只指沿经线方向:横向距离从赤道到 60° 已经被拉长一倍。
作为世界地图,它的高纬变形明显但不夸张。正因为不夸张,它比墨卡托更容易被误当成一张老实的地图。
参数
本站的构造(w、h 为画布尺寸,sphere 为整球):
geoEquirectangular().fitExtent([[0, 0], [w, h]], sphere)d3-geo 的 geoEquirectangular 没有标准纬线参数,等价于标准纬线取 0 的情形,即严格意义上的 Plate Carrée。可动的只有中央经线。
整个投影族由标准纬线 φ₀ 参数化:横向尺度乘 cos(φ₀),宽高比从 2:1 变成 2cos(φ₀):1。取 φ₀ = 0 就回到这里画的这一张。