2005 年,Google 地圖面臨一個渲染問題:在一般網路連線下,提供無縫、快速、可縮放的世界地圖。其解決方案結合了兩項如今被視為理所當然的選擇——採用球面公式的墨卡托式投影,並在約 ±85° 緯度附近裁切地圖,使投影後的世界恰好呈正方形。

有了方形世界,切分圖磚就變成簡單的算術:在縮放層級 0 時,整張地圖是一個 256×256 像素的圖磚;每提升一個縮放層級,兩個軸向都加倍,因此每個圖磚位址是一對整數,而每個縮放層級都使解析度變為四倍。圖磚可以預先渲染、快取並獨立取得——正是這項特性讓平移與縮放感覺即時。Google 自家的文件至今仍描述 256×256 的基礎圖磚,以及 ±85° 的裁切「使產生的地圖形狀呈正方形,從而簡化圖磚選取的邏輯」。

這套方案靠相容性擴散。EPSG 登錄資料將該投影記錄為「WGS 84 / Pseudo-Mercator」(EPSG:3857),適用範圍為「網路地圖與視覺化」,由 Google 地圖、OpenStreetMap、Bing、ArcGIS 與 ESRI 使用;Esri 甚至在 2009 年將 ArcGIS Online 遷移到同一套以墨卡托為基礎的圖磚方案,而非與之抗衡。

把世界變成正方形;以 2 的冪次方切分圖磚

方形世界讓每個圖磚位址在任何縮放層級下都化為簡單的整數運算。

256×256 的 2 的冪次方圖磚可預先渲染、可快取、可串流傳輸。

每個競爭者都採用同一套方案,因此單一投影涵蓋所有網路地圖。

球面公式讓局部形狀與方向在街道層級仍堪使用。

選擇能讓工程變得簡單的投影:方形世界搭配 2 的冪次方圖磚,把地圖串流化為整數運算,而相容性使它成為標準。

Web Mercator(EPSG:3857)成為幾乎所有線上地圖的預設投影——Google 地圖、OpenStreetMap、Mapbox、Bing、CARTO 與 Esri——而 Google 式的圖磚方案則是點陣與向量圖磚服務的基準。GIS 工具仍警告不要用它進行面積計算,但在顯示用途上它勝出了。

追溯依據

參考來源

  1. EPSG:3857 — WGS 84 / Pseudo-Mercator EPSG registry (epsg.io) · epsg.io ·
  2. Map and Tile Coordinates — Maps JavaScript API Google for Developers · developers.google.com
  3. What Is the Web Mercator Projection? GIS Geography · gisgeography.com ·