メルカトル図法をわかりやすく解説｜Webメルカトルとの違いも紹介

こんにちは、インフォマティクスの空間情報クラブ編集部です。

地図の形がなぜ歪んで見えるのか、不思議に思ったことはありませんか？
本記事では、世界地図によく使われる「メルカトル図法」の特徴をわかりやすく解説します。さらに、Googleマップなどで使われる「Webメルカトル」との違いについても詳しくご紹介します。

メルカトル図法とは

メルカトル図法は、世界地図や航海用地図で広く使用される地図投影法の1つです。この投影法は、地球の表面を平面に投影するために使われており、特に海図や航路図でよく見られます。

歴史と発明者

メルカトル図法は、1569年にフランドル（現在のベルギー）出身の地理学者ゲラルドゥス・メルカトルによって発表されました。彼がデュースブルク（現ドイツ）で発表した地図に初めてこの投影法が採用され、その後、広く利用されるようになりました。

この投影法は「正角円筒図法」とも呼ばれ、特に航海や航路の計画に役立つ地図として重宝されてきました。特徴的なのは、地球を楕円体から円筒に投影し、緯度・経度を直線的に描くことです。

メルカトル図法の特徴

メルカトル図法には以下のような特徴があります。

• 図法
  円筒図法。丸い地球に円筒をかぶせて地図を投影しています。
• 経線
  経線はそれぞれ等間隔、平行に表現されます。
• 緯線
  緯線は互いに平行に表現されますが、緯度が赤道から離れるにしたがって間隔は大きく表現されます。
• 用途
  地図上の2点を結んだ線が等角航路となるため、主に航海で使用されます。（等角航路とは、経線に対して一定の角度を保って進行する経路。最短距離より遠回りになりますが、目的地に到着するための進行方向が分かりやすい特徴があります。)

メリット・デメリット

メリット

• 方向を一定に保てる
  メルカトル図法では、経緯線が直角に交差しているため、2点間を結ぶ直線が一定の角度で進行します。これにより、航海中に風や潮流の影響を受けても方向を一定に保ちやすい利点があります。
• 等角航路が描ける
  2点間を結んだ直線が常に一定の角度で進むため、目的地までの航路を簡単に設定できます。この「等角航路」は、目的地に到達しやすいという利点があります。
• 位置を気にせず航海できる
  昔は航海中に現在位置を正確に把握することが難しかったため、等角航路が簡単に引けるメルカトル図法は、位置確認しなくても目的地に向かって進むことができて便利でした。

デメリット

• 形状や面積が歪む
  メルカトル図法では、極地方に近づくにつれて地図上の面積や形状が歪みます。例えば、北極に近いグリーンランドが実際よりも大きく描かれ、オーストラリアよりも大きく見えることがあります。
• 極地方の拡大
  北極や南極に近づくと、緯線の長さや経線が大きくなり、地図上では極地方が広がって表示されます。これにより、地球全体の正確な比例が失われます。
• 最短距離（大圏航路）ではない
  メルカトル図法では、2点間の最短距離を示す大圏航路が描けません。大圏航路は燃料消費や移動時間の面で有利ですが、移動中に航行方向を調整し続ける必要があり、ナビゲーションシステムがない時代には実用的ではありませんでした。

メルカトル図法では、地球を楕円体ではなく引き伸ばして表現するため、高緯度地域（北極や南極付近）が実際よりも大きく表示されてしまいます。たとえば、グリーンランドやカナダなどは地図上で非常に大きく描かれるため、実際の面積とのギャップが生じます。

下図を見ると、メルカトル図法の地図では、緯度・経度の線は均等に配置されていますが、北や南に行くほど縦方向に引き伸ばされているのが分かります。

Webメルカトルとは

Webメルカトルはメルカトル図法をベースにした投影法で、特定の範囲内で地図を投影する方法です。

Webメルカトルでは、緯度約85度（正確には±85.0511度）より北・南の地域は表示できません。これは、地球全体を正方形で表現するため、85度以北・以南の地域は除外されているからです。

Webメルカトルの特徴

Webメルカトルは、Googleマップで採用されたことをきっかけに広く普及した投影法で、現在では多くのWeb地図サービスで使用されています。

この投影法では、地球全体の地図を正方形の範囲として表現することができるため、地図データを規則的に分割して管理しやすいという特徴があります。

この仕組みを利用して、Web地図では地図全体を小さな画像（タイル）に分割して保存しておきます。地図の表示時には、表示範囲に必要なタイル画像だけを読み込み、ブラウザ上で並べて表示します。

このような仕組みにより、ユーザーは広い範囲の地図でもスムーズに拡大・縮小しながら閲覧することができます。

かつてWebメルカトルは「Googleメルカトル」とも呼ばれていました。この投影法の現在のEPSGコード（投影法を識別するためのコード）は「3857」ですが、以前は「900913」でした。このコードは、Googleの名前をもじったものだと言われています。

メルカトル図法とWebメルカトルの違い

メルカトル図法とWebメルカトルは、どちらも同じメルカトル系の投影法ですが、用途や仕組みが異なります。主な違いを以下の表にまとめました。

GISでメルカトル図法を扱うには

メルカトル図法やWebメルカトルは、GISを利用することで簡単に扱うことができます。GISでは、地図データをさまざまな投影法に変換したり、異なる座標系のデータを重ね合わせたりすることが可能です。

GISソフト「SIS」では、Webメルカトル（EPSG:3857）を含む多くの座標系に対応しており、Web地図との連携や地図データの分析にも活用できます。

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まとめ

Webメルカトルは、世界全体を同じ投影法で表現できることから、現在ではGoogleマップをはじめとするさまざまなWeb地図サービスでも採用されています。

また、WebメルカトルはWeb地図だけでなく、一般的なベクターGISでも利用することができます。GISでWeb地図のデータを扱う場合や、異なる地図サービスとデータを重ね合わせて利用する場合には、Webメルカトルを利用すると座標系の違いによるズレが起きにくく、扱いやすい場合があります。

Web地図との連携を前提としたデータ作成や表示を行う場合には、投影法としてWebメルカトルが有力な選択肢の1つとなるでしょう。

GoogleおよびGoogleマップはGoogle Incの商標または登録商標です。
＜参考＞国土地理院ウェブサイト