1570年欧洲地图,1940年欧洲地图

文：吴莉苇

制图学在东西方都是古老的学科，可上溯至史前关于渔猎之域的描绘。在欧洲，公元前3世纪希腊天文学家埃拉托色尼（Eratosthenes）能够计算出50里范围内地表长度的正确数值。公元前1世纪的希腊人马里努斯（Marinus）首先提出在地图上运用投影的思想——把地球圆形表面的全部或部分压缩到一个平面上。

1570年，尼德兰制图学家奥特利乌斯编辑出版世界图集《地球大观》（Theatrum Orbis Terrarum），被认为是第一部真正意义上的现代地图集

古罗马人在制图学理论上的贡献远小于希腊人，却是实用地图的绘制者，制作了许多旅行指南。中世纪的制图领域主要由教会掌控，作品以反映教会信条和对圣经的解释为主旨。不过，古罗马时期出于实用绘制路程图的传统并未消失，同时意大利人和加泰罗尼亚人由于航海的需要而在领航书的基础上演变出一种全新的地图类型——领航图（Portolano，Portolan）。

有记录的最古老领航图出现在14世纪初，但实际产生时间肯定比这早。典型的领航图没有分度线，但有等角航线（loxodromes）和恒向线（rhumblines）——按不同风的方向分布的直线——构成的网格。领航图通常有比例尺，其中每个分度都被细分为五份，但每一分度所表示的长度并不相同。作为实践的产物，领航图最早几乎全部出自地中海和黑海贸易的把持者意大利人和加泰罗尼亚人，当然也只涉及这两个海域。随着航海事业的扩大，意大利、葡萄牙、西班牙、法国、荷兰和英国的水手们在一个多世纪的时间里开发了除太平洋部分区域外的各个海洋，为制图者们提供了绘制海岸线地图的丰富资料，领航图终于演变为世界航海图，并在14、15世纪时成为近代欧洲地图的一个起点。

葡萄牙水手对航海图产生的贡献首当其冲。航行于风高浪险的大西洋使葡萄牙水手无法再应用传统的知识获取当地风向和海流，辨认醒目海岸标志，而发展出确定纬度的知识（观察北极星的海拔高度，或者观察太阳的正午高度并借助磁偏角表）。不过直到16世纪初，海图上才见到纬度比例尺。

新大陆的发现也直接促进制图技术的进步，在一个扁平面上表现曲面特征的绘制技巧因此产生。文艺复兴背景下，开办天文学和数学研究中心的大学纷纷兴起，当然也推动了制图和测量科学化。

现存于美国耶鲁大学贝尼克珍本与手稿图书馆的波特兰海图，1492年由豪尔赫·德阿吉亚尔绘制。波特兰海图是写实地描绘港口和海岸线的航海图。自13世纪开始，由意大利、西班牙、葡萄牙开始制作。

1570年，尼德兰制图家奥特利乌斯（Abraham Ortelius）编辑出版世界图集《地球大观》（Theatrum OrbisTerrarum），被认为是第一部真正意义上的现代图集，因为它是第一部系统性的关于世界各地的地图汇编，地图为同样尺寸，且大多都依据当代知识绘制。奥特利乌斯的贡献主要在于编辑出版。对地图技术而言，现代化奠基人则是吉拉德·墨卡托（Gerard Mercator）。

吉拉德·墨卡托，16世纪地图制图学家，出生于荷兰，晚年所著《地图与记述》是地图集巨著，轰动世界，封面上有古希腊神话中的撑天巨人阿特拉斯像，后人将“Atlas”用作地图集同义词，至今沿用

1569年，墨卡托在他绘制的大型世界地图中采用自己发明的一种重要投影法，图中的子午线是平行的直线，与被画为直线的纬线以直角相交，这就是相似柱面投影（conformcylinder projection），俗称墨卡托投影。在这种投影中，纬线之间的间隔随着离赤道线越远而越大，以保持经纬线的交角不变，这些平行线因此被称为“渐盈纬线”（waxinglatitudes）。

墨卡托投影是为航海设计，关键点是等角航线被表示为直线。等角航线是球面上的一条线，它在任何一点上与正北方向即子午线方向的交角都相等。等角航线是船只航行的依据，如能依靠一张将等角航线表现为直线的海图，当然便于航行中掌握方向。当时的海员们使用的是“平面海图”，其中子午线之间和纬线圈之间是等距且平行的，结果海图既不能提供准确的方向，也不能提供准确的距离，造成确定地理经度的困难，成为航海活动的软肋。

墨卡托设计的新投影旨在改进这种缺陷，但起初在航海实践中鲜有进展。相似柱面投影法的理论解释到1599年赖特（Edward Wright）出版《航海中的某些错误》（Certaineerrors in navigation）时才出现，这种投影被普遍采用则要到17世纪末，此时法国皇家工程师队的海图测绘便全面采用墨卡托投影法。

地图的“现代化”轮廓一旦产生，接下来便是制图中心在尼德兰、荷兰、法国、英国、德国之间的轮替转移，具体技术不断充实和完善，地图日渐摆脱装饰性，力求准确与实用。技术发展的基本趋势是，制图日益依赖实际的大地测量成果或水文测量成果。只不过在很长时间内，将测量数据转变为图像，面临重大困难，在广大土地上展开系统测量面临更多困难，这些都随着时代的演进而逐渐改善。