【地理视野】中国和美国之间隔着太平洋？不，是北冰洋，附地图投影知识点

　　在《竖版世界地图》公开发行之前，其实这份地图已经在多个单位作为科研用图内部使用。中国开发北斗卫星系统时，采用的就是这份地图，才避免了可能存在的失误。

　　美国在中国的什么方向？东边？错，是北边。

　　中国和美国之间隔着什么洋？太平洋？错，是北冰洋。

　　这是中科院测量与地球物理研究所研究员郝晓光给出的新答案，而且这个答案被中国军方认可了。

　　这两个长久以来存在于中国人印象当中的常识误区，在很大程度上与国内长期使用的地图有关。国内发布的世界地图都是横版的，这样看起来从中国飞往美国确实需要跨越太平洋。事实上，一些参与军工科研的专家都有这样的误区。

　　郝晓光破除这个误区的方式，说起来很简单：画一个竖版的世界地图。近日，湖南地图出版社出版了郝所主编的《竖版世界地图》。

　　郝晓光告诉记者，在《竖版世界地图》公开发行之前，其实这份地图已经在多个单位作为国防科研用图内部使用。中国军方开发北斗卫星系统时，采用的就是这份地图，才避免了可能存在的失误：一旦有来自美国方向的导弹来袭，挂在太平洋上空的卫星，肯定要比挂在北极附近的卫星更晚看到。

　　与这次《竖版世界地图》同时出版的，还有《竖版中国地图》。因为后者第一次在地图上将中国的南海完整呈现，而不是像过去那样在左下角画出小框来介绍南海，所以《竖版中国地图》吸引了更多的舆论关注。

　　但其实郝晓光将世界地图竖起来的举动，承载着更为微妙的情绪。

　　01《竖版世界地图》改变国家计划

　　“这明显有问题”。

　　2006年10月，在一次测绘行业的学术年会现场，一名发言的专家正在台上介绍北斗卫星系统的布局方案。北斗卫星系统是中国开发的类似于GPS的全球定位系统，军事意义重大。

　　郝晓光向记者回忆道，当时这位专家说，由于卫星发射和运行成本问题，北斗二号优先选择覆盖“中国及周边地区”太平洋被重点考虑，卫星覆盖范围也将越过中国国界向东延伸达5000千米，因为这关系到“中美军事较量”。而向北延伸覆盖，只涉及覆盖到中国版图的最北端。

　　郝晓光当时急了，也顾不上专家的面子，站起来就予以反驳。一下子，全场鸦雀无声。

　　这次会议聚集了200多位领域内的专家，郝晓光被安排在第四个发言。在等待发言的一个小时里，他临时修改PPT，将演讲内容改为《<北半球版世界地图>的军事意义》。“方案严重忽略了北冰洋的重要性”，郝晓光在专家报告后第一个提问，“美国在中国的北面，而不是东面”。

　　在郝晓光看来，北斗二代覆盖范围的决策主要依据传统横版世界地图展现的中美地理位置。在横版地图上，中美两国位于太平洋两岸，连接两国的最短线路要跨越太平洋。事实上，两国之间的最短线路要横穿北极。

　　所以郝的建议是，北斗系统应该向北覆盖面积更大的信号，而不是将更多的卫星挂在太平洋上空。在传统的横版地图上，由于北半球被拉成一条长长的细线，北极地区被切断，那条最短的线无法在地图上呈现。

　　与横版地图以经线切割地球的方式不同，郝晓光编制的《北半球版世界地图》以北纬15度为切线，投影到平面上的北冰洋被完整保留。从地图上看，原本是世界边缘的北冰洋成为被欧、美洲国家包围的“地中海”。

　　本着距离最近原则，这条线路很可能被用做战时的导弹飞行路线。郝晓光在论文中提到，北斗二代是为了战时当美国GPS系统对我国失效时用于我军战略武器的导航，所以北斗二代覆盖范围向北扩展，关系到国家安全。

　　2013年4月，在郝晓光第一次对北斗二号方案提出建议七年后，他收到一份有关部门出具的应用证明：“……以独特的视角，准确表达了中国与世界的地理关系。其作者据此提出了我国二代卫星导航系统覆盖范围设计的‘北扩问题’……为我国二代卫星导航系统研制建设提供了重要参考意见。随后，在上级主管部门组织下，我部已根据该意见在我国二代卫星导航系统覆盖范围设计中实现了‘向北扩展’。特此证明”。

　　02地图背后的北极博弈

　　建议是采纳了，不过图还是没有出版。话说回来，图没有出，但是有关部门早就开始使用内部印刷郝晓光主编的竖版地图了。

　　郝晓光告诉记者，制作地图本身并没有多少人参与，也没有任何科研立项，前后制作了两年时间（2000年至2002年），然后就是一趟一趟地跑北京去“推销”。按照郝的说法，他十余年跑了500多次北京，最紧凑的一次，一天跑了两趟。领导想听郝晓光做报告，他就马上买飞机票过去，汇报结束回到武汉的飞机刚落地，其他领导也想听，他就再飞一次。

　　于是许多关系重大的科研参与，是这些个人化的疯狂“推销”换来的。

　　其中的“推销”对象就有原南极科考船“雪龙号”船长袁绍宏。2004年，中国第21次南极科考远洋航行首次将竖版地图作为指示图，袁绍宏把竖版世界地图带到南极。谭老师地理工作室综合整理1997年，郝晓光参与中国第13次南极科考，与当时同在南极的袁绍宏认识。

　　竖版地图将原本无法表达的南极科考航线变得清晰，横版世界地图是以某条经线来剖开的，所以横版地图上的南北两极在图上都已变形，地图中的南极中山站、长城站被拉伸变形，原本环南极航行的航线变成8字。而在《竖版世界地图》上，雪龙号经过的关键港口沿航线直观分布。

　　随后，国家海洋局基地考察办公室将它作为内部用图，印刷了2000份。2006年《竖版世界地图》还被国防科工委采用，作为军事用图。

　　由于全世界三分之二的陆地和五分之四的国家都位于北半球，这张地图特别适合展现国际航线。今年3月24日《中国海洋报》在展现马航失联客机搜索航线示意图时，就使用了郝晓光绘制的《竖版中国地图》。

　　另一个例子是，国航开通北京直飞纽约的北极航线时，因为途经北冰洋的航线在传统世界地图上无法正确画出，而在郝晓光的世界地图上，可以直观地用直线标出。所有有关部门也采用了郝晓光的地图。据测算，经太平洋航线是1.9万公里；而经北冰洋，仅1.1万公里。航程相差8000公里。

　　也有主动提出使用需求的机构，比如一家外国智库。2010年，瑞典斯德哥尔摩国际和平研究院在撰写《中国北极战略评估》，这家全球智库在报告中使用郝晓光编制的地图，来展现北极航道与中国的地理关系。为了获得地图的使用授权，他们主动联系了郝晓光。

　　这也是国际形势出现变化的一个缩影。近年来各国争夺北极的动作越来越大。除了军事地位，北极还拥有全世界30%的天然气、19%的石油和9%的优质煤。而且，北极航道的开发将带动许多国际航线的变化。

　　外国智库也十分想了解中国对北极圈的关注。事实上，2013年，中国被批准为北极理事会正式观察员国，在北极的存在感也确实越来越强。

　　03地图出版的“小动作”

　　虽然，《竖版世界地图》在设计完成的十几年里已经被广泛使用，但直到很晚才正式出版。

　　2013年7月，当湖南地图出版社编辑部主任佘世健打电话给郝晓光，说要出版他的《竖版世界地图》时，郝晓光还是一点儿也不信，“地方出版社能出得了吗？敢出吗？”郝晓光在电话中反问。为了说服郝晓光，佘世健还举了出版社之前的一例。2008年时，湖南地图出版社编制了《中国海洋国土知识地图集》，虽然这本书一再被国家测绘地理信息局和外交部反复审阅，一度搁置，但最终还是在两年后出版。

　　郝晓光决定试试看。他和佘世健商量采取“迂回”战术，先将《竖版世界地图》以不涉及行政区划（如国界等）问题的地势图形式报批，等《竖版世界地势图》公开出版后，再争取《竖版世界地图》的发行。

　　这时发生了一件大事：三沙市成立之后，中国官方在2013年推出了竖版《中华人民共和国全图》，首次将南海诸岛同比例展示出来，全景展示了中国的陆海疆域。为了配合《竖版中国地图》的出版，2013年9月（原定于2014年1月出版），《竖版世界地势图》得以出版。郝晓光感慨道：“我们是搭了三沙市成立这辆顺风车，否则很难出来。”

　　中国国家地理杂志社执行总编单之蔷曾在《中国国家地理》刊文表示，一直以来，中国地图都是横版的，很容易让人有一种“中国版图的东西距离更长”的错觉。

　　单之蔷写道：“产生错觉的原因是，在横版中国地图上，南海诸岛蜷缩于右下角的小方格里，作为附图出现，比例尺只有主图的二分之一。”他认为，三沙市的成立让不少人看到了《横版中国地图》的误导作用和局限性，把一个地级市单独放在地图一角，多少是一种“歧视”。

　　三沙市成立半年后，《竖版中国地图》终由官方出版。“从横到竖，南海诸岛终于走出小方块，与大陆连在了一起。”

　　附地图投影知识

　　说起地图，大家都不陌生，出门导航找路、城市规划建设、资源勘探调查等，都离不开地图。常见的地图是显示在手机屏幕上或画在一张纸上的，但我们知道，地球是一个非常不规则的球体，上面有高山、海洋、丘陵和平原等高低起伏，如何把地球上复杂众多的要素表达到平面上呢？这就需要借助地图投影。

　　图：地图投影

　　地图投影，简单来说就是假设地球是一个表面绘制了图案的透明球，球心有一个向四面八方照射的光源，放在一间屋子里，点亮光源后，透明球表面的图案就会被投射在屋子四面墙壁、地板和天花板上，对六个面拍照，进而拼接展开成一个平面图形。当然，还可以把屋子换成其它可以展开的面，也就是“承影面”，现在常用的承影面有圆柱、圆锥和平面，对应圆柱投影、圆锥投影和平面投影。

　　图：平面投影、圆锥投影与圆柱投影示意

　　但是，地球作为一个球体，实际上表面是不可能完全展平的，运用任何数学方法进行这种转换，都会产生误差和变形，这种变形体现在角度、面积和长度三个方面。在使用中，为了根据不同的需求缩小误差，就产生了各种投影方式和投影后的图形。