什么是UTM坐标?

地理信息系统内容啊!~]
测量学的内容!
地图坐标
UTM坐标系统
UTM(UNIVERSAL TRANSVERSE MERCARTOR GRID
SYSTEM,通用横墨卡托格网系统)坐标是
一种平面直角坐标,这种坐标格网系统及其所依据的投影已经广泛用于地形图,作为卫星影
像和自然资源数据库的参考格网以及要求精确定位的其他应用.在UTM系统中,北纬84度和
南纬80度之间的地球表面积按经度6度划分为南北纵带(投影带).从180度经线开始向东将
这些投影带编号,从1编至60(北京处于第50带).每个带再划分为纬差8度的四边形.四边
形的横行从南纬80度开始.用字母C至X(不含I和O)依次标记(第X行包括北半球从北纬72度
至84度全部陆地面积,共12度)每个四边形用数字和字母组合标记.参考格网向右向上读取.
每一四边形划分为很多边长为1000 000米的小区,用字母组合系统标记.在每个投影带中,
位于带中心的经线,赋予横坐标值为500 000米.对于北半球赤道的标记坐标值为0,对于
南半球为10000000米,往南递减.
大比例尺地图UTM方格主线间距离一般为1KM,因此UTM系统有时候也被称作方里格.因
为UTM系统采用的是横墨卡托投影,沿每一条南北格网线(带中心的一条格网线为经线)比例
系数为常数,在东西方向则为变数.沿每一UTM格网的中心格网线的比例系数应为0．99960
(比例尺较小),在南北纵行最宽部分(赤道)的边缘上,包括带的重叠部分,距离中心点大
约363公里,比例系数为 1.00158.
1、椭球面
地图坐标系由大地基准面和地图投影确定,大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近,因此每个国家或地区均有各自的大地基准面,我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面.我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系,1978年采用国际大地测量协会推荐的IAG 75地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系, 目前GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统,WGS84基准面采用WGS84椭球体,它是一地心坐标系,即以地心作为椭球体中心的坐标系.因此相对同一地理位置,不同的大地基准面,它们的经纬度坐标是有差异的.
采用的3个椭球体参数如下（源自“全球定位系统测量规范 GB/T 18314-2001”）：
椭球体长半轴 短半轴
Krassovsky 63782456356863.0188
IAG 7563781406356755.2882
WGS 8463781376356752.3142
理椭球面是用来逼近地球的,应该是一个立的椭圆旋转而成的.
2、大地基准面
椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系,也就是基准面是在椭球体基础上建立的,但椭球体不能代表基准面,同样的椭球体能定义不同的基准面,如前苏联的Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky椭球体,但它们的大地基准面显然是不同的.在目前的GIS商用软件中,大地基准面都通过当地基准面向WGS84的转换7参数来定义,即三个平移参数ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值；三个旋转参数εx、εy、εz表示当地坐标系旋转至与地心坐标系平行时,分别绕Xt、Yt、Zt的旋转角；最后是比例校正因子,用于调整椭球大小.北京54、西安80相对WGS84的转换参数至今没有公开,实际工作中可利用工作区内已知的北京54或西安80坐标控制点进行与WGS84坐标值的转换,在只有一个已知控制点的情况下(往往如此),用已知点的北京54与WGS84坐标之差作为平移参数,当工作区范围不大时,如青岛市,精度也足够了.
以（32°,121°）的高斯-克吕格投影结果为例,北京54及WGS84基准面,两者投影结果在南北方向差距约63米(见下表),对于几十或几百万的地图来说,这一误差无足轻重,但在工程地图中还是应该加以考虑的.
输入坐标（度）北京54 高斯投影（米）
WGS84 高斯投影（米）
纬度值（X）3235436643543601
经度值（Y）1212131099421310997
理椭球面和地球肯定不是完全贴合的,因而,即使用同一个椭球面,不同的地区由于关心的位置不同,需要最大限度的贴合自己的那一部分,因而大地基准面就会不同.
3、高斯投影
（1）高斯-克吕格投影性质
高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影简称“高斯投影”,又名"等角横切椭圆柱投影”,地球椭球面和平面间正形投影的一种.德国数学家、物理学家、天文学家高斯（Carl FriedrichGauss,1777一 1855）于十九世纪二十年代拟定,后经德国大地测量学家克吕格（Johannes Kruger,1857～1928）于 1912年对投影公式加以补充,故名.该投影按照投影带*子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件,确定函数的形式,从而得到高斯一克吕格投影公式.投影后,除*子午线和赤道为直线外, 其他子午线均为对称于*子午线的曲线.设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的*子午线,按上述投影条件,将*子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭圆柱面.将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平,即为高斯投影平面.取*子午线与赤道交点的投影为原点,*子午线的投影为纵坐标x轴,赤道的投影为横坐标y轴,构成高斯克吕格平面直角坐标系.
高斯-克吕格投影在长度和面积上变形很小,*经线无变形,自*经线向投影带边缘,变形逐渐增加,变形最大之处在投影带内赤道的两端.由于其投影精度高,变形小,而且计算简便（各投影带坐标一致,只要算出一个带的数据,其他各带都能应用）,因此在大比例尺地形图中应用,可以满足军事上各种需要,能在图上进行精确的量测计算.
（2）高斯-克吕格投影分带
按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带,这是高斯投影中限制长度变形的最有效方法.分带时既要控制长度变形使其不大于测图误差,又要使带数不致过多以减少换带计算工作,据此原则将地球椭球面沿子午线划分成经差相等的瓜瓣形地带,以便分带投影.通常按经差6度或3度分为六度带或三度带.六度带自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带,带号依次编为第 1、2…60带.三度带是在六度带的基础上分成的,它的*子午线与六度带的*子午线和分带子午线重合,即自 1.5度子午线起每隔经差3度自西向东分带,带号依次编为三度带第 1、2…120带.我国的经度范围西起 73°东至135°,可分成六度带十一个,各带*经线依次为75°、81°、87°、……、117°、123°、129°、135°,或三度带二十二个.六度带可用于中小比例尺（如 1：250000）测图,三度带可用于大比例尺（如 1：10000）测图,城建坐标多采用三度带的高斯投影.
（3）高斯-克吕格投影坐标
高斯- 克吕格投影是按分带方法各自进行投影,故各带坐标成独立系统.以*经线投影为纵轴(x), 赤道投影为横轴(y),两轴交点即为各带的坐标原点.纵坐标以赤道为零起算,赤道以北为正,以南为负.我国位于北半球,纵坐标均为正值.横坐标如以*经线为零起算,*经线以东为正,以西为负,横坐标出现负值,使用不便,故规定将坐标纵轴西移500公里当作起始轴,凡是带内的横坐标值均加 500公里.由于高斯-克吕格投影每一个投影带的坐标都是对本带坐标原点的相对值,所以各带的坐标完全相同,为了区别某一坐标系统属于哪一带,在横轴坐标前加上带号,如(4231898m,21655933m),其中21即为带号.
（4）高斯-克吕格投影与UTM投影
某些国外的软件如ARC/INFO或国外仪器的配套软件如多波束的数据处理软件等,往往不支持高斯-克吕格投影,但支持UTM投影,因此常有把UTM投影坐标当作高斯-克吕格投影坐标提交的现象.
UTM投影全称为“通用横轴墨卡托投影”,是等角横轴割圆柱投影（高斯-克吕格为等角横轴切圆柱投影）,圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈,该投影将地球划分为60个投影带,每带经差为6度,已被许多国家作为地形图的数学基础.UTM投影与高斯投影的主要区别在南北格网线的比例系数上,高斯-克吕格投影的*经线投影后保持长度不变,即比例系数为1,而UTM投影的比例系数为0.9996.UTM投影沿每一条南北格网线比例系数为常数,在东西方向则为变数,中心格网线的比例系数为0.9996,在南北纵行最宽部分的边缘上距离中心点大约 363公里,比例系数为 1.00158.
高斯-克吕格投影与UTM投影可近似采用 Xutm=0.9996 * X高斯,Yutm=0.9996 * Y高斯进行坐标转换.以下举例说明(基准面为WGS84)：
输入坐标（度）高斯投影（米）UTM投影（米）Xutm=0.9996 * X高斯, Yutm=0.9996 * Y高斯

纬度值（X）323543600.93542183.53543600.9*0.9996 ≈ 3542183.5
经度值（Y）12121310996.8311072.4(310996.8-500000)*0.9996+500000 ≈ 311072.4
注：坐标点（32,121）位于高斯投影的21带,高斯投影Y值21310996.8中前两位“21”为带号；坐标点（32,121）位于UTM投影的51带,上表中UTM投影的Y值没加带号.因坐标纵轴西移了500000米,转换时必须将Y值减去500000乘上比例因子后再加500000.
理高斯投影的方法就是保持赤道和*经线不变形,把球面摊平.方法：用一个椭圆柱套住椭球,把它投影到椭圆柱上,然后打开椭圆柱即可.
4、其他
WGS 84 是常用的经纬度的椭球面,也是一个公开的基准面.
正转换:经纬度-->高斯投影坐标.
大地基准面用于高斯投影,或者高斯分带投影,无论是54,80,还是wgs84,都有可能.
在不同的基准面下,同一个点的经纬度不同,投影坐标也不同.