再好的地圖也會撒些小謊

書名：地圖會說話─不可不思議的GIS
作者：李文堯、林心雅
出版社：時報文化
ISBN：9789571347516


很多年前網路還不流行，地圖都還印在紙張上的時代，曾聽說一個關於製作地圖的小故事：一些專門製作地圖的大公司，會在自己出版的地圖上故意放進一些錯誤訊息，比方說一條不存在的街道，或是沒人聽過的地名。為何要這麼做呢？目的就是要防止競爭對手抄襲自己的地圖。一張地圖從蒐集資料、設計到出版，往往要花上無數人力與物力，地圖公司當然不願自己的心血讓別人不勞而獲，但要證明別人抄襲自己的地圖，有時是很困難，甚至是不可能的。為什麼呢？因為地圖應該是真實世界的縮影，例如從火車站出來沿著忠孝東路往東走，就該遇上中山北路，你的地圖能這麼畫，別人當然也能，你又怎麼證明別人抄襲你的地圖呢？也不知道是哪位聰明人想出來的法子，那就故意在地圖裡放些錯誤資訊吧，如果這些錯誤資訊也出現在別家出版的地圖裡，對方總不能說這是實際查訪的結果，那就人贓俱獲了。
地圖是現實世界的簡化，製圖者就算真能做到「述而不作」，簡化過程中資料的取捨也不容易做到真正的客觀。美國Syracuse大學教授Mark Monmonier曾寫過一本相當有趣的地圖論著《如何用地圖撒謊》（How to Lie with Maps）。這本書很可能是有史以來最暢銷的地圖書。書裡開宗明義就說，用地圖撒謊不但很容易，而且根本就是無法避免的。因為要用兩度空間的媒介──不論是傳統的紙張或電腦螢幕──來表現複雜的三度空間實體，地理資料一定要經過某種程度的扭曲與簡化。舉個簡單的例子，看慣了某些特定投影的世界全圖，不少人可能都有這樣的印象，格陵蘭的面積大概跟南美洲差不多大，但實際上，格陵蘭面積約只有南美洲的八分之一。

Monmonier教授用詼諧的口氣、深入淺出的例子來說明，地圖作為一種溝通或表達的工具，其實就跟語言文字一樣。製圖者為了傳達某種特定觀點或訊息，一樣可以仔細選擇符合自己需要的地圖符號語言，這就是以地圖來撒謊了。可惜一般人對於形之於語言或文字的誤導，或多或少都有一定的免疫力，但對於以地圖形式出現的錯誤訊息，卻很少有分辨的能力。


該書是在90年代初期寫的，作者可能沒有料到，在過去十餘年間，「不誠實的地圖」並沒有因此而減少，反而有越演越烈的趨勢！

原因是，在地理資訊系統（Geographic Information System，簡稱GIS）以及電腦繪圖軟體普及之前，地圖主要是以手工繪製。手工繪製地圖其實是一門相當專門的技術，一般製圖者對地圖符號語言的運用，諸如符號大小、形狀、顏色等，大都有起碼的訓練。但是近幾年來，由於網路發達加上地理資訊系統與電腦繪圖軟體的普及，很多完全沒有受過任何地圖雕繪訓練的人，都能在短短的幾分鐘內做出來看起來非常專業的地圖。

再舉個眾所皆知的例子來說。我們都知道2000年的美國總統選舉，曾被美國《時代雜誌》封為「有史以來最瘋狂的選舉」（The Wildest Election in History）。大選過後，我曾在某期USA Today看到一張地圖，乍看之下一時猜不透圖主題是什麼。仔細看了標題不禁有點意外，原來這張圖是2000年美國總統大選的結果，紅色地區是共和黨布希獲勝的郡（county），藍色部分則是民主黨高爾獲勝的郡。高爾的得票數是超過布希的，事實上高爾的得票數甚至超過過去任何一位民主黨總統候選人的得票數，但是為什麼在這張圖上，民主黨看起來像是即將泡沫化的邊緣小黨呢？原因無它，這張圖用的是簡單二分法，任何一個郡，哪怕布希只贏高爾一票，這個郡也要著上紅色。整張圖給人的感覺是，共和黨取得壓倒性的勝利，而這當然與事實不符。

為了讓地圖與事實更吻合，我把選舉資料輸入地理資訊系統中， 經過一番分析後發現，布希雖然在全國近八成的郡中領先高爾，但其中有六成的郡選票差距在2500票以內。根據這個發現，我重新調整了地圖資料的分級與設色，使得兩黨在各郡選票數的差距也能呈現在地圖中，這張新圖與第一張圖相比，雙方顯得勢均力敵多了。這個分析及製圖過程聽起來有些複雜，但藉著地理資訊系統的幫助，做此類分析所花的時間和寫這篇文字比起來幾乎僅是彈指間功夫。然而接下來幾經嘗試，還是沒辦法中和面積因素所造成的影響，因為布希贏的郡面積總合就是比較大。於是我試著做一張三度空間圖來表現選舉的結果。第三張圖就很清楚解釋了，何以高爾贏的郡數目比較少，但總得票數卻比較高。高爾幾乎在所有人口密集的大都會都取得了壓倒性的勝利。


以上這個例子說明了一個簡單卻常被忽略的道理：同樣的地理資料，可以用非常不同的方式來呈現。你所看到的任何一張地圖，都只不過是一組地理資訊，在許多種可能中的一種呈現方式。

在邁進21世紀之際，地圖繪製與運用正歷經史無前例的革命性轉變。過去需由探險隊先實地踏勘才能手工繪製地圖，現在經由衛星、雷達、攝影、全球定位系統等先進技術所提供的大量資訊，藉著地理資訊系統或製圖軟體所提供的便利及效率，製作地圖已經不再是專業繪圖師的專利。地圖繪製者目光不但不再局限於肉眼所見，且能利用電腦龐大儲存能力，將各種地理資訊整合做出更精確而豐富多樣的地圖形式，除了上述選舉實例，此外諸如流行病擴散、棲地保育、環境資源管理，乃至氣候變遷與全球暖化等，均能藉由地圖做出與我們生活息息相關的各種分析應用。

可以預見的是，未來在各種傳媒、日常生活、公共決策，甚至跨學術研究中，地圖出現的頻率一定會越來越高。順應地圖大革命的時代潮流，我從2001年元月起，應《大地地理雜誌》前總編呂石明先生之邀開始撰寫「地圖會說話」專欄，用一張張地圖來說故事，深入淺出介紹近幾年來全世界地圖發展應用的實況與趨勢。專欄一直持續至2005年《大地》停刊為止，在將近五年期間，或因公務繁忙，由內人心雅幫忙蒐集相關文獻、輸入空間資料、連繫取得所需地圖乃至協力撰寫工作。前後完成逾50篇，本書去蕪存菁，僅收錄其中三十餘篇集結成冊，並將每一主題內容加以更新。在後記中，並收錄我們曾在《大地》發表的專題報導──〈你不能忽視的地理資訊系統GIS〉，讓有興趣的讀者能進一步認識這門愈來愈普遍的新興學科。

地圖上看似不變的大地山河和海洋，其實無時無刻不在變動。我們希望藉由各式各樣引人注目、不同主題的地圖，打破一般大眾對地圖的制式刻板印象，讓大家知道原來當今地圖的應用竟已如此廣泛，舉凡土地利用、交通運輸、疾病擴散、災害防治、生態保育規畫，甚至救火送貨搬家找房子等，一張地圖可以「很生活化」，可以和我們日常生活密切相關，而不僅僅是迷路找路時才用得到的密密麻麻的紙圖。


我們更希望能在有限篇幅中，揭露人類在地球舞台上諸多活動面貌，以地球村的宏觀視野包羅今日萬象大千世界，隨著精采清晰的地圖與淺顯易懂的解說，穿插生動有趣的圖片，帶領讀者在紙上臥遊千里，展開跨越國界超越時空的寰宇之旅。並期能讓讀者深一層理解，善用地圖與地理資訊不僅能讓我們監測並改善生活品質，並能讓我們更了解自身所處環境及世界各地發生的現象及未來趨勢，開拓個人國際視野，胸中自有乾坤。

當然，最好的是能讓讀者和我們一樣，從解讀這一張張會說話的地圖及涵藏在地圖背後的故事中，讀出濃厚的趣味並得到破解地圖密碼的樂趣。

全球視野　日薄北海／磁偏角

二○○二年六月，我和心雅在夏至前後去了一趟阿拉斯加的極地野生動物保護區（Arctic National Wildlife Refuge）。

這個保護區位於北美阿拉斯加極北之處，面積約為台灣的兩倍，整個保護區座落於北極圈之內。由於地處偏遠，人跡罕至，堪稱地球上少數碩果僅存的荒野。保護區北部的沿海平原是阿拉斯加馴鹿重要繁殖區，不過由於沿海平原蘊藏石油能源，極地保護區始終是石油業者覬覦的目標。

二OOO年，與「黑金」（石油）關係密切的布希政府上台後即明白表示，開放極地保護區開採石油為其既定的能源政策之一。不過由於反對聲浪過大，國會當時並未通過開採提案，然保護區命運仍岌岌可危，隨時可能成為布希政府與石油業者官商勾結下的犧牲品，我們決定在保護區尚未被破壞之前，一探這片北美最後荒野的真面目。

雖曾多次造訪阿拉斯加，這次終於得以進入北極圈，首度見識了只在極圈內才看得到的「午夜的太陽」。我們紮營的地方約在北緯七十度處。夏至前後，太陽的仰角即使在午夜時分也只位於地平線以上三度左右。午夜的太陽，其實本身並無特殊之處，看起來就像平常太陽西下前的樣子，只是它不但不會降至地平線之下，而且在過了午夜的凌晨時分就漸漸往上升起；其光線也較為柔和，是拍照的良好時機。


午夜前後的五個小時裡，我們徹夜未眠，每隔三十分鐘按一次快門，以重複曝光手法拍攝太陽移動軌跡，中央最低點的太陽就是「午夜的太陽」。

極地氣候極不穩定，萬里無雲的天氣可能很快就變成風雪交加，能出現連續五小時的晴朗日照已算天公作美了，這便是拍攝「日不落」照片的頭一個前提。

此外更重要的是，我們必須預先確定太陽在何時、何處會達到一天中的最低點。我們須將相機腳架預先架設好，對準太陽移動軌跡的最低點，同時得在太陽到達這一點之前的兩個半小時前，準時開始拍攝。這樣拍出來的十一個太陽才會形成一道對稱的、而且最低點位於中央的完美弧線。為了拍攝這張照片，事先的功課一樣也不能少。

除了少數例外，午夜的太陽並非發生在午夜十二點，太陽最低點的時間，是日落與日出的中間時刻。極圈內的夏季沒有日出日落，不過我們可以利用附近費爾班市（Fairbanks）的日落日出時間為參考，再調整經度的差異（每一度差四分鐘），算出真正的午夜時間。

北極圈內午夜的太陽會在什麼方向呢？古人不是說「日薄西山」嗎？我想，說這句話的人一定沒有到過高緯度地區。如果手邊有地球儀，只需模擬一下地球自轉，就能看出答案是正北。

午夜時分太陽位於地球的反面，中低緯度地區當然看不到太陽，但因我們在北極圈內，很接近地球的「頂端」，同時此時接近夏至，太陽照射的緯度亦高，因此我們能看到位在地球反面的太陽。所以應該是「日薄北海」才對，那麼用指北針量一下北方，就大功告成了麼？還是會前功盡棄呢？

根據我們所攜帶的地圖顯示，此處的磁偏角高達三十度左右，也就是說指北針指的方向並不是正北。

指北針指的方向是磁北，那何為正北呢？地球的自轉軸提供了地表最佳的兩個定位點：北極與南極。同時通過南北極的大圓就是所謂的經線，沿著經線的方向即為正北或正南。由於地球的磁極與地理的南北極並不在同一點上，因此指北針所指的方位並不一定是正北。指北針偏離正北的水平角度就是所謂的磁偏角。


北宋學者沈括（一○三一-一○九五）在《夢溪筆談》中曾提到這個現象：「磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。」這是歷史上最早關於磁偏角的記載。不過，沈括對於這個現象並沒有深入研究，而以「莫可原其理」作為結論。

西方對地磁的認識開始較晚。十六世紀，西方的航海人員已經注意到磁偏角的大小與方向因地而異。到了十七世紀，更有學者發現同一地點的磁偏角會隨著時間慢慢改變。由於磁偏角對航海定位極為重要，海權國家對於磁偏角的測量與蒐集都很重視，此時期出版的地磁著作中，已包括全球各地磁偏角的詳細資料。

艾德蒙‧哈雷（Edmond Halley，一六五六─一七四二）這位因為正確預測「哈雷彗星」週期而名垂不朽的英國科學家，除了天文學的成就外，對於地磁學，甚至現代地圖學也有絕大貢獻。為了深入了解地磁現象，哈雷於一六九八到一七OO年間以航海方式，實際測量了大西洋各地磁偏角的大小與方向。哈雷將大量的測量數據以一種絕妙的形式呈現：在地圖上將磁偏角相等的點以平滑的曲線連接起來，將空間上散漫不連續的資料以連續的型態表現出來，如此一來不但方便閱讀，也利於使用內差法估計資料缺乏的地區。哈雷發明的「等磁偏角線」，就是今天地形圖上的等高線以及各種等值線的由來。

哈雷是位非常善於利用地圖作為研究工具的科學家，他也曾將極光發生的地點繪在地圖上，正確推論出極光的發生與地球磁場有著密切的關係。

生態保育　候鳥遷徙圖／追蹤雪雁與沙丘鶴

二OOO年底為了迎接嶄新的二十一世紀，我和心雅到位於美國新墨西哥州境內的「阿帕契之林」（Bosque Del Apache）野生動物保護區拍攝沙丘鶴（Sandhill Crane）及雪雁（Snow Goose）。雖然事先已看過不少在當地拍攝的圖片，但是第一次看到成千上萬的雪雁同時振翅飛起，將眼前的天空完全遮蔽的景象，還是讓人不禁對大自然的神奇感到無比的震撼。我們在保護區停留期間拍攝了一百多捲底片，最後因為「彈盡援絕」，在拍完二十世紀最後一個日出之後，才不得不撤退。


「阿帕契之林」保護區是北美重要的冬季候鳥棲息地，每年秋冬之際都有數萬隻沙丘鶴、雪雁以及其他鳥類到此過冬。

北美候鳥遷徙路線大致是呈南北向，並有所謂的四大航道（flyways），自東至西分別是：大西洋、密西西比、中央、太平洋航道。沙丘鶴及雪雁的遷移大致都依循這四個航道。

研究鳥類遷移路線的傳統作法，是將有編號的腳環（或脖環）繫在鳥身上。北美洲每年約有五十萬隻的鳥被繫上腳環，但也有越來越多的研究計畫利用無線電與衛星來追蹤鳥類遷移的路線。

一九九六年十一月底，美國地質調查所的研究人員在「阿帕契之林」保護區內所捕獲的十隻雪雁身上，裝置了輕型的無線電發射器。為了避免妨礙雪雁的飛行，發射器的重量只有五十公克左右（雪雁的平均重量大約為二‧五公斤）。發射器發出的信號，由美國國家氣象局的氣象衛星所接收，再傳送至地面的接收站。根據這些信號資料便可以計算出雪雁的位置，並立刻繪製成地圖，公布在網站上。這項研究計畫從十一月底一直進行到翌年六月。

就是根據衛星接收到的位置資料所繪製的雪雁遷徙圖。我用不同顏色的圓點顯示這十隻雪雁在不同月份的位置。由圖中可看出從十一月到翌年二月，雪雁的活動範圍主要集中在「阿帕契之林」保護區附近，但也有雪雁更往南飛到墨西哥北部的濕地過冬。

二月底三月初，雪雁開始漸漸向北遷移，遷移的路線比研究人員預測的要稍微偏東一些。由11可看出，雪雁的北遷是分成幾個階段進行的：三、四月間，多數的雪雁都還在美國境內，五月開始有雪雁在加拿大出現，六月已有雪雁飛回到極地附近。有趣的是，時至六月仍然有兩隻雪雁停留在「阿帕契之林」保護區附近。

雪雁遷移的時機受天候影響，一般雪雁都選擇無雲、溫暖的夜晚開始遷移，如果條件理想，雪雁可以在短時間內飛行很長的距離。根據衛星資料，編號一OO二七的雪雁在兩天之內就飛行了一千六百公里。用衛星追蹤遷移的鳥類雖然比傳統繫放的方式要精確很多，但所費不貲，追蹤每隻雪雁的成本高達數千美元。

美國航太總署（NASA）也有一個利用衛星追蹤動物遷移的教育計畫，名為「春天的訊息」（Signals of Spring）。這個計畫利用衛星追蹤沙丘鶴、白頭鷹、鶚、天鵝等鳥類在春天的遷移路線。NASA除了在第一時間將這些位置資料公布在網站上，同時還提供氣象與衛星照片等相關資料，鼓勵中小學生以此分析候鳥遷移的行為，了解氣候或植被等條件對候鳥遷移的影響。