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Natural Earth Projection（自然地球投影）
2026年02月06日 10:10
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简介
Natural Earth Projection（自然地球投影）是一种由Tom Patterson于2007年设计的折衷伪圆柱地图投影，专为全球世界地图的视觉呈现而优化。它不保持等角、也不保证等积，而是通过平滑的圆角过渡——横向经线与极线相交形成柔和曲线——来模拟地球的球形外观，从而在形状、面积与距离的综合失真之间取得优异平衡。该投影的变形模式对称于赤道和中央经线，高纬度地区面积略有夸大，角畸变在中心区域较轻，向边缘逐渐增强，整体视觉效果比Winkel Tripel或Robinson投影更自然、更贴近真实地球的视觉感受。
投影概览
Natural Earth Projection（自然地球投影）通过平滑连接横向经线与极线形成圆角轮廓，模拟地球的球体形态，在形状、面积与距离的失真之间实现视觉上的最优平衡；其变形对称分布于赤道与中央经线，高纬度地区略有面积夸大，边缘角畸变渐增，但整体视觉自然柔和，显著弱化了传统投影中极区的拉伸感，因而被国家地理、NASA和ArcGIS Pro等机构广泛用于出版级世界地图，尤其适合呈现气候、地形与海洋等物理数据。
优点
- 视觉自然度高：采用圆角经线与极线过渡设计，弱化传统投影中极区的拉伸感，使全球地图更贴近真实地球形态，提升公众对地理格局的直观认知。
- 综合失真平衡：作为折衷伪圆柱投影，在形状、面积和距离的失真之间取得较好平衡，优于Winkel Tripel和Robinson投影，适合展示物理数据（如气候、地形、海洋）。
- 面积保真度良好：虽非等积投影，但其面积变形分布均匀，无显著区域性夸大，适合用于需要相对面积准确性的专题世界地图。
- 开源与标准化：其数学公式于2011年公开，推动开源制图社区标准化应用，支持跨平台数据共享与协作。
缺点
- 非等积与非等角：不保证面积或角度的精确性，高纬度地区存在明显面积夸大和形状扭曲，不适用于需要精确量算的科学测量或导航任务。
- 极区变形显著：尽管圆角设计缓解了视觉拉伸，但极区仍存在变形，可能影响极地地区数据的可视化准确性。
- 兼容性限制：缺乏官方EPSG编码，在GeoPackage等数据格式中可能被标记为EPSG:0，引发GIS平台兼容性警告，影响跨系统数据交换。
- 计算复杂度较高：其多项式计算复杂度高于标准圆柱投影，在低性能设备或实时渲染场景中可能增加计算负担，影响地图加载效率。
应用场景
Natural Earth Projection（自然地球投影）因其视觉自然且综合失真低，被广泛用于出版级世界地图制作，如国家地理杂志、NASA科学传播及教育出版物中的全球气候、地形与海洋数据可视化；同时，其原生支持主流GIS平台，成为跨学科研究中展示宏观地理格局、环境变化或历史人文分布的优选方案，尤其适合需要平衡美观性与数据可读性的非专业场景。
示例图
1. 以格林威治为中心的自然地球投影。
2. 自然地球投影。
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