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只有地球仪才能相当精确地表现地球的面貌，但是地球仪不像平面地图那样易于保存和使用，而且地球仪也不能描述得很详细。例如，假如有一个直径为1米的大型地球仪，我们也只能在边长几厘米的面积上把超过10万平方千米的地表信息安放在地球仪上。显然，一个常规大小的地球仪不能表示城市的交通系统，或者很小的市镇和村庄的位置。
把地球仪转化为地图的时候，我们不能把曲面展平而不改变其原有的全部属性。 地球仪属性 （globe property）有：
只有 地球仪网格 （globe grid）本身能保持所有这些特性。把地球仪投影到能够展平的表面上，就要扭曲这些属性的一部分或全部，并因此歪曲了地图试图描绘的现实。
地图投影 （map projection）一词就表明了将地球仪曲面描绘到平面地图上的方法。所有平面地图都以不同方式在不同程度上扭曲了真实地球表面下述四种主要属性的一部分或全部：面积、形状、距离和方向。图2.5举例说明了一些地图投影固有的变形。
图 2.5 本图表示三种不同地图投影固有的变形。
资料来源： Arthur Robinson et al. , Elements of Cartography, 5th ed., Fig. 5.6, p. 85. （ New York, Wiley, © 1984 ）
有些投影使地图学家能够以正确或不变的比例表示区域的面积。这意味着地图上每平方厘米代表地图上其他任何地方同样多的平方千米（或其他类似单位）数。结果，所描绘的形状就不可避免地变形。例如，地球上的正方形在地图上可能变成矩形，但该矩形的面积是正确的。这样的投影叫作 等积投影 （equivalent projection）（图2.6［a］）。表示正确面积关系的地图总是使区域的形状失真。
图 2.6 表现特定地图属性的几例投影。
一张地图要想表现地球表面一种现象的面积广度的真实情况时，就使用等积投影。例如，想比较世界上两部分农业用地的面积，如果使用一张按两种不同比例尺表示相同面积的地图，将会在视觉上造成极大的误导。
虽然没有哪种投影能使大面积区域得到正确的形状，但是有些投影能够通过保留正确的角度关系精确描画小面积的形状（图2.6［b］）。这些真实形状的投影称为 正形投影 （conformal projection），正形投影的重要性在于地图上的区域和特征“看似正确”，并且方向的关系也正确。对于小区域而言，这些投影通过确保经线和纬线彼此以直角相交，以及任何地点所有方向上比例尺相同，获得了这些特性。地球仪上存在这两种情况，但在地图上仅限于相对较小的区域。由于这种情况，较大区域——例如各大陆——的形状总是与其真实形状有所不同，即使在正形投影地图上也是如此。一张地图不可能既是等积的又是正形的。
地图上距离的关系几乎总是失真的，不过有些投影在一个方向或沿一定路线上保持真实距离。在所有方向上都能表示真实距离（但只能从一个或两个中心点出发）的其他投影，称为 等距投影 （equidistant projection）（图2.6［c］）。所有其他地点之间的距离都是不正确的，而且很可能极度失真。例如，以底特律为中心点的平面地图，能在地图上正确表示底特律和波士顿、洛杉矶以及其他任何地点的正确距离。但是，不能表示洛杉矶和波士顿之间的正确距离。一张地图不能既是等距的又是等积的。
地图上所有地点的方向，如距离一样，不可能没有失真。然而， 方位投影 （azimuthal projection）上从中心点到所有其他地点的方向却是真实的。（方位角就是一条直线的起点与经线的夹角。）中心点以外的地点的方向或方位角都是不精确的。投影的方位角特性并不是唯一的——就是说，方位投影可能也是等积的、正形的，或者是等距的。图2.6（c）所示的等距地图同时也是一个以北极为原点的真实距离地图。
并非所有地图都是等积的、正形的，或是等距的，许多地图是折中的。这种折中的一个例子是鲁滨逊投影，是为了以视觉上满意的方式表现世界而设计的，本书大部分世界地图采用这种投影（图2.7）。它不能表示真实的距离或方向，并且既不是等积的也不是正形的。它为了改善大陆的形状，宁可允许高纬度地区的大小有些夸大。人口最多的温带和热带的大小和形状是最精确的。
图 2.7 鲁滨逊投影是一种介于等积投影与正形投影之间的投影方法，较真实地表现了世界的面貌。
制图师必须了解他们所用投影的特性，选用最适合其目的的一种。如果只是小面积的地图，投影的选择并不重要——实际上可以使用任何一种。如果要表现地跨若干经纬度的面积，投影的选择就比较重要，这时投影的选择取决于地图的目的。有些投影对航海很有用。如果用数字资料制图，所涉及区域的相对大小应该是正确的，因此可能要选用许多等积投影中的一种。挂图通常采用正形投影。多数地图集都指出每张地图所使用的投影，从而把地图的特性及其失真情况告知地图的读者。有关地图投影的详情请见“附录：地图投影”。
地图网格取决于投影，选择地图网格是制图师的首要任务。下一步则要决定所要绘制地图的比例尺。