当我们研究曲率时,我们通常引入等距参数化的概念。这个想法是通过假设当我们将向量从$\mathbf{M}$推前到$\mathbb{R}^3$时不会发生“拉伸”,从而简化某些表达式。这个不发生拉伸条件用数学语言表达为:
也就是说,向量$\mathbf{X}$的模长不变。
但是,对于曲面来说,等距参数化不总是存在(即使在局部也不总是存在)。大多数时候,共性参数化只需要把曲面摊开即可。但实际上你不可能将地球的表面摊平到纸上,而不引入任何畸变。这就是为什么,我们需要对地球表面做各种不同的畸变。
虽然没办法找到等距,但是我们可以折中一下,找一个共形,来使得很多表达式得到简化。简单来说,如果映射$f$保持任意两个向量之间的角度,则它是共形的。用数学的语言描述:一个共形映射,是一个映射$f : \mathbb{R}^2 \supset \mathbf{M} \rightarrow \mathbb{R}^3$,满足:对于任意切向量$\mathbf{X} ,\mathbf{Y}$,存在一个正的尺度参数$a$,使得
恒成立,其中$\langle \cdot, \cdot \rangle$表示$\mathbb{R}^2$中的向量内积。再实际使用中,我们常常用$e^u$来代替$a$,这样我们不需要总是约束尺度参数为正数。请注意,向量仍然可以被拉伸,但表面永远不会被剪切(也就是说任意两个向量不会有相对旋转)——例如,正交向量始终保持正交:
根据单值化定理,曲面上的共形映射始终存在。单值化定理表明,任何单连通,只有一条外边界的曲面都可以共形映射到平面上。因此,如果我们考虑曲面$f(\mathbf{M})$上的任何点$\mathbf{p}$,根据单值化定理,我们总是可以在$p$周围的一些小的、盘状的邻域中找到共形参数化。 我们通常只需要知道共形映射的存在性,而不需要找到一个方法去构造这个映射。对于这个映射而言,我们只需要保留一些很少的信息,即一个点被拉伸了多少(而不是整个雅可比矩阵),即可表示整个映射,