简单的说，银河系的形状是天文学家根据观测数据推测出来的。因为我们身处银河系之中，人类目前还没有能力飞出银河系来给整个星系拍照片，所以我们还不知道银河系的确切形状。
尽管我们星系的确切地图仍然未知，但我们在确定其外观方面已经取得了长足的进步。两百年多前，通过统计天空中恒星的数量，英国天文学家威廉·赫歇尔第一次尝试绘制了银河系的地图。他画出的银河系是一个不规则星系，如下图所示：
准确绘制出银河系地图的关键是要知道我们与其他天体的相对位置和距离，但天体的准确距离往往难以测定。此外，我们无法看到被星际尘埃阻挡的天体，也无法看到银河系另一端的天体。
不过，由于宇宙中的星系繁多，我们可以进行借鉴。根据观测，星系主要可分为三大类：螺旋星系、椭圆星系和不规则星系。天文学家在测量银河系中的恒星和气体的速度时发现，整体上，天体在做有规律的旋转运动，表明银河系是螺旋星系。另外，我们星系的气体成分、颜色和尘埃含量类似于其他的螺旋星系。
天文学家发现，银河系主要有四条悬臂：猎户臂、英仙臂、人马臂以及三千秒差距臂。我们的太阳系位于猎户臂边缘，距离银河系中心约2.6万光年，整个银河系的跨度大约10万光年。
随着观测技术的改进以及观测手段的增加，银河系的结构将逐渐为我们所了解。利用射电、光学、红外线以及X射线等观测技术，天文学家可以绘制出更为精确的银河系地图。另外，强大的盖亚卫星将会对银河系中的大量恒星进行高精度的测量，它将在未来几年为银河系的形状提供新的数据。
通过相机拍摄到的真实照片拼接成的全景图：
这张照片是真实的，是由两位法国摄影师跑遍全球，拍摄数千张照片拼接成的真正的图像，它不是想象，不是模拟的效果，是相机得到的真实的曝光数据。
还有一张比较有名的高清照片，原始文件像素值高达81亿：所以问题来了，我们身处银河系的内部，怎么会拍到这样一张银河系的全景图呢？
这是哈勃拍摄的NGC5457星系（可见光多波段叠加）：
哈勃的红外波段的NGC5457：
根据观测银河系、河外星系绘制的银河系模拟图：
这种图就是模拟的效果图了，但它也不是凭想象力捏造出来的。那么怎么画出悬臂的呢，怎么知道中间亮周围暗的呢？
举个例子，站在广场，某一个瞬间，测到东边1米有一个小孩，南边3米一个美女，西北方向10米有一位老人....
每测到一人，就把它们画在一张纸上，你在纸的中央，他们的位置则按你观测到的位置等比例投射；
这样，虽然你身处广场之内，等到这张图画完时，你仍然可以得到一个广场所有人的分布，于是一张效果图就出来了。
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