UTM投影和WGS72坐标系统简介
高斯投影与UTM投影
一、高斯投影平面直角坐标系这种投影是高斯（德国数学家、物理学家、天文学家）于19 世纪20年代拟定，后经克吕格（德国大地测量学家）于1912 年对投影公式加以补充，故称为高斯-克吕格投影，又名“等角横切椭圆柱投影”，是地球椭球面和平面间正形投影的一种。
1、投影特点（1）将一定角度范围内的椭球表面投影到平面上，这个角度范围通常采用6°、3°、°；（2）正形投影，保证了投影角度的不变性和图形的相似性，在某点各方向长度比的同一性，这样给测量和计算带来极大的方便；（1）投影带的中央子午线投影没有变形，离中央子午线越远，变形越大（投影后直线变长）1、6°带投影及带号从首子午线起，每隔经度差6°划一带，自西向东将整个地球划分为60个带，用数字1、2、3……依次编号。
第一个6°带的中央子午线经度为3°，任意带的中央子午线经度计算公式：L 0=6N-3。
（1）任意带的起止经度：6(N-1) ~ 6N（2）任意带的中央子午线经度：L0=6N-31、坐标轴的西偏移与南偏移（1）坐标纵轴的西偏移以中央子午线作为坐标纵轴，则Y坐标会出现负值，不便于使用，故规定将坐标纵轴向西偏移500km。
【思考和计算】一个6°带内，Y坐标的数值范围是多少（西偏移前、西偏移后）？在一个6°带内，Y坐标最大（最小）的点在赤道上，按地球平均半径6371km 计，6°对应的弧长约，故Y坐标数值范围约（-333585m~+333585m）。
X轴西偏移500km后，Y坐标数值范围约（166415m~833585m），Y坐标小数点前均为6位数。
（2）坐标横轴的南偏移我国在北半球，X坐标不会出现负值，但南半球的国家则会存在这个问题。
怎么办，类似的思路，将坐标横轴向南偏移一个适当的距离。
【思考和计算】南半球，为了不让X坐标出现负值，坐标横轴向南偏移多少为宜？按地球平均半径6371km计，90°对应的弧长约10007km。
了解测绘技术中不同投影坐标系的特点
了解测绘技术中不同投影坐标系的特点测绘技术是指通过测量、计算和处理，获取地球表面和其它空间事物的位置、形状和属性等信息的技术手段。
而在测绘过程中，投影坐标系是一个非常重要的概念。
不同的投影坐标系具有不同的特点和适用范围，了解它们的特点对于正确进行测绘工作至关重要。
一、平面直角坐标系（笛卡尔坐标系）平面直角坐标系是最常见、最简单的坐标系之一，它采用直角坐标系的X、Y轴表示平面内的位置。
该坐标系以一个参考点为原点，根据距离和方向来定位物体。
这种坐标系适用于小范围内的测绘工作，如城市地图、建筑物图纸等。
由于平面直角坐标系的计算简单，常被应用于地理信息系统（GIS）、地理空间数据的处理和分析。
二、大地坐标系大地坐标系是以地球为基准面的坐标系，它采用经纬度来表示地球表面上点的位置。
大地坐标系广泛应用于地理坐标、航海、航空、地图制图等领域。
通过测量和计算，我们可以确定一个点的经度和纬度。
其中，经度表示东西方向，以本初子午线为基准，范围为0°-180°E和0°-180°W；纬度表示南北方向，以赤道为基准，范围为0°-90°N和0°-90°S。
大地坐标系的特点是具有高度的地理参考性和可视化呈现性。
三、高斯-克吕格投影坐标系高斯-克吕格投影坐标系是一种常用的平面直角坐标系，它采用投影方法将地球表面地理坐标转换为平面直角坐标。
这种投影方式在大范围地图制作中具有较高的准确性，并可以适应不同地区的形变情况。
高斯-克吕格投影坐标系根据地理范围的不同，分带进行划分，每个带有自己的中央经线。
在大规模地图测绘和图形处理领域，这种投影坐标系被广泛应用。
四、UTM投影坐标系UTM（通用横轴墨卡托投影）是一种广泛使用的地理坐标系，全球大部分地区都可适用。
UTM投影坐标系将地球划分为六度带，每个带有一个中央经线。
UTM 坐标系采用墨卡托投影方法，可以保持地图上的方向，适用于小到中等规模的地图制图。
utm投影坐标系的参数
utm投影坐标系的参数一、UTM投影坐标系的概述UTM（Universal Transverse Mercator）投影坐标系是由国际地理联合会（International Geographical Union）制定的一种全球通用的平面直角坐标系，用于地图制图和测量。
该坐标系将地球表面分为60个纵向带和几乎无限数量的横向带，每个带都有一个独特的中央经线，覆盖了从赤道到北极圈之间的所有地区。
二、UTM投影坐标系的参数UTM投影坐标系由以下参数定义：1. 中央经线：每个带都有一个中央经线，该经线是该带上所有点的基准线。
中央经线通常以整数度数表示。
2. 带号：每个带都有一个唯一的数字代码，用于表示其位置。
这些代码从1到60，从西向东依次递增。
3. 假东西：假东西是指每个带内使用假坐标来避免出现负数值。
在每个带内，中央经线被赋予一个500,000米假东西值。
4. 比例因子：比例因子是指在任何给定点处，在地球表面和UTM平面之间距离比例的变化率。
5. 纵向坐标：纵向坐标是指相对于赤道的距离，以米为单位。
在UTM 投影坐标系中，纵向坐标通常用字母表示。
6. 横向坐标：横向坐标是指相对于中央经线的距离，以米为单位。
在UTM投影坐标系中，横向坐标通常用数字表示。
三、UTM投影坐标系的计算公式UTM投影坐标系的计算公式基于梅卡托投影（Mercator Projection）和圆柱投影（Cylindrical Projection）的基础上进行了改进。
以下是计算UTM投影坐标系中任意点的公式：1. 计算比例因子：K0 = 0.99962. 计算纬度带号：n = (φ - φ0) / Δφ + 13. 计算纬度角度：φ = n * Δφ - Δφ / 24. 计算半子午线弧长：α = [(a + b) / 2] * [(1 - e^2/4 - 3e^4/64 - 5e^6/256) * φ -(3e^2/8 + 3e^4/32 + 45e^6/1024) * sin(2φ) + (15e^4/256 + 45e^6/1024) * sin(4φ) - (35e^6/3072) * sin(6φ)]5. 计算真子午线弧长：s = K0 * α6. 计算曲率半径：ρ = a * (1 - e^2) / (1 - e^2 * sin(φ)^2)^1.57. 计算横向坐标：x = s + 5000008. 计算纵向坐标：y = ρ * tan(φ) + [ρ^2 / (2K0^2)] * sin(φ) * cos(φ) * [1 + (5 -tan(φ)^2 + 9η^2 + 4η^4) / 12 + (61 - 58tan(φ)^2 + tan(φ)^4) / 360]其中，a是地球的半径，b是极半径，e是椭球体的离心率，η是第一偏心率。
utm投影坐标系的参数
utm投影坐标系的参数1. 介绍UTM投影坐标系（Universal Transverse Mercator）是一种广泛应用于地理信息系统（GIS）和空间数据处理的坐标系统。
它采用横轴为东西方向、纵轴为南北方向的笛卡尔坐标系来表示地球表面的点。
UTM投影坐标系通过将地球表面划分为60个纵向宽度为6度的区域来进行坐标转换，使得在每个区域内的坐标计算简单且准确。
2. UTM坐标系的基本参数UTM投影坐标系的基本参数包括中央子午线、纵轴投影带号、东偏移和北偏移。
这些参数可以唯一确定一个地点在UTM坐标系中的坐标。
2.1 中央子午线中央子午线是UTM投影坐标系纵向分区的基准线。
它通过将地球表面从东向西划分为60个区域，每个区域的中央子午线与该区域的中央经线重合。
中央子午线的范围从-180度到+180度，以经度为单位。
2.2 纵轴投影带号纵轴投影带号表示地理点位于UTM投影坐标系中的纵向分区。
UTM投影坐标系将地球表面分为北半球和南半球，每个半球分为20个纵向投影带号，从1到60。
在同一纵向投影带号内的地理点使用相同的中央子午线。
2.3 东偏移和北偏移UTM投影坐标系中的坐标由东偏移和北偏移两个值表示。
东偏移表示横轴方向上的距离，北偏移表示纵轴方向上的距离。
东偏移和北偏移的单位为米，以中央子午线和赤道作为原点，向东向北方向为正，向西向南方向为负。
3. UTM坐标的表示方法UTM投影坐标系的坐标表示方法采用了一种简洁的方式，用纵轴投影带号、东偏移和北偏移三个参数来表示一个地理点的坐标。
例如，一个地理点的UTM坐标可以表示为”32N 500000mE 4500000mN”，其中”32N”表示该地点位于纵轴投影带号32的区域，“500000mE”表示东偏移为500,000米，“4500000mN”表示北偏移为4,500,000米。
4. UTM坐标系的应用UTM投影坐标系广泛应用于地理信息系统、地图制作、导航和测量等领域。
通用横轴墨卡托(UTM)投影
通用横轴墨卡托(UTM)投影描述通用横轴墨卡托(UTM) 系统是对横轴墨卡托投影的专门化应用。
地球被分为60 个南北走向的带，每个带所跨经度为6°。
每个带都有自己的中央经线。
带1N 和1S 始于180° W。
各带的限值为84° N 和80° S，南北带划分的基线是赤道。
极点区域使用通用极方位立体投影坐标系。
每个带的原点是其中央经线和赤道。
为了消除负坐标，坐标系需改变原点坐标值。
分配给中央经线的值是东偏移量，而分配给赤道的值是北偏移量。
采用500,000 米作为东偏移量。
北部带的北偏移量为零，而南部带的北偏移量为10,000,000 米。
投影方法圆柱投影。
要了解相应方法，请参阅“横轴墨卡托”主题。
接触线平行于UTM 带中央经线、分布在此中央经线两侧且距其约180 千米的两条线线性经纬网中央经线和赤道属性Shape∙等角∙精确表示小形状∙较大形状在区域内的变形最小面各UTM 带内的变形最小方向局部角度真实。
距离沿中央经线方向的比例恒定不变，但比例因子为0.9996 时可以减小各带内的横向变形。
使用该比例因子时，与中央经线平行且位于中央经线以东和以西180 千米处的线的比例因子为1。
局限性针对各带内比例误差不超出0.1% 的应用而设计。
对于跨越多个UTM 带的地区，误差和变形程度将增加。
UTM 带不是为跨度超过20 度经度（在中央经线两侧为10-12 度）的区域而设计的。
无法将中央经线90°以外的数据投影到椭圆体或椭圆体上。
实际上，椭圆体或椭圆体上的范围应限制为中央经线任意侧10°到12°范围内。
如果超出该范围，投影到横轴墨卡托投影上的数据可能不会被投影回相同位置。
球体上的数据没有这些限制。
投影引擎中新增了一种名为“复杂横轴墨卡托”的新实现方法。
它可以与横轴墨卡托之间准确地进行从中央经线算起的最大80°的投影。
由于涉及的算法更为复杂，因此会对性能产生一定的影响。
比较常用的坐标几种投影
只谈比较常用的几种：“墨卡托投影”、“高斯-克吕格投影”、“UTM投影”、“兰勃特等角投影”1．墨卡托(Mercator)投影1.1 墨卡托投影简介墨卡托(Mercator)投影，是一种"等角正切圆柱投影”，荷兰地图学家墨卡托（G erhardus Mercator 1512－1594）在1569年拟定，假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的图。
墨卡托投影没有角度变形，由每一点向各方向的长度比相等，它的经纬线都是平行直线，且相交成直角，经线间隔相等，纬线间隔从标准纬线向两极逐渐增大。
墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显，但标准纬线无变形，从标准纬线向两极变形逐渐增大，但因为它具有各个方向均等扩大的特性，保持了方向和相互位置关系的正确。
在地图上保持方向和角度的正确是墨卡托投影的优点，墨卡托投影地图常用作航海图和航空图，如果循着墨卡托投影图上两点间的直线航行，方向不变可以一直到达目的地，因此它对船舰在航行中定位、确定航向都具有有利条件，给航海者带来很大方便。
“海底地形图编绘规范”（GB/T 17834-1999，海军航保部起草）中规定1：25万及更小比例尺的海图采用墨卡托投影，其中基本比例尺海底地形图（1：5万，1：25 万，1：100万）采用统一基准纬线30°，非基本比例尺图以制图区域中纬为基准纬线。
基准纬线取至整度或整分。
1.2 墨卡托投影坐标系取零子午线或自定义原点经线(L0)与赤道交点的投影为原点，零子午线或自定义原点经线的投影为纵坐标X轴，赤道的投影为横坐标Y轴，构成墨卡托平面直角坐标系。
2．高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影和UTM（Universal Transverse Mercator）投影2.1 高斯-克吕格投影简介高斯-克吕格（Gauss-Kruger）投影，是一种“等角横切圆柱投影”。
测绘技术中常见的地理坐标系统介绍
测绘技术中常见的地理坐标系统介绍地理坐标系统是测绘技术中非常重要的一部分。
它是一种将地球上的点映射到一个平面坐标系上的方法。
在测绘和地理信息系统领域，地理坐标系统被广泛应用于地图制作、空间分析和导航等方面。
本文将介绍几种常见的地理坐标系统。
一、经纬度坐标系统经纬度坐标系统是最常见的地理坐标系统之一。
它使用两个角度值表示地球上的点的位置，即纬度和经度。
纬度是指距离地球赤道的角度，以北纬和南纬来表示。
经度是指距离本初子午线（格林威治子午线）的角度，以东经和西经来表示。
经纬度坐标系统是国际通用的地理坐标系统，在全球范围内都能使用。
二、UTM坐标系统UTM（通用横轴墨卡托投影）坐标系统是一种常用的平面坐标系统。
它将地球表面划分成60个纵向带和8个横向带，每个带的宽度为6度。
UTM坐标系统使用东北坐标来表示地球上的点的位置，与经纬度坐标系统相比，UTM坐标系统更适合局部区域的测量和制图。
因为UTM坐标系统采用了投影转换，可以提供更准确的距离和面积测量结果。
三、高斯-克吕格坐标系统高斯-克吕格坐标系统是一种常用的平面坐标系统，特别适用于大范围的测量和制图。
它将地球表面划分成若干个投影带，每个带都采用高斯投影。
高斯-克吕格坐标系统使用东北坐标来表示地球上的点的位置，与UTM坐标系统相似，但其投影方式略有不同。
高斯-克吕格坐标系统在国内地理测绘工程中广泛使用。
四、Web墨卡托投影Web墨卡托投影是一种常用的平面坐标系统，特别适用于Web地图应用。
Web墨卡托投影使用墨卡托投影的方式将地球表面划分为矩形网格，并将每个网格点映射为二维网格坐标。
Web墨卡托投影在地理信息系统和在线地图服务中得到广泛应用，能够提供快速的地图加载和高效的空间分析。
总结起来，地理坐标系统在测绘技术中具有重要的地位和意义。
无论是经纬度坐标系统、UTM坐标系统、高斯-克吕格坐标系统还是Web墨卡托投影，它们都为我们提供了不同的方式来表示地球上的点的位置。
测绘技术中常见的坐标系统介绍
测绘技术中常见的坐标系统介绍在测绘领域中，坐标系统是一个非常关键的概念。
它的作用在于将地球上的点与数学上的坐标相对应，从而达到精确定位的目的。
在这篇文章中，我们将介绍一些常见的测绘坐标系统，以及它们的特点和应用。
1. WGS84（World Geodetic System 1984）WGS84是目前最常用的大地坐标系，被广泛应用于全球卫星导航系统（GNSS）定位和测绘工作中。
它以椭球体模型为基础，在全球范围内提供标准的经纬度坐标，适用于测量地球上各个点的位置。
WGS84的优势在于精度高且覆盖范围广，但受到地球形状和重力畸变的影响，在极地地区精度会有所下降。
2. UTM（Universal Transverse Mercator）UTM是全球通用的投影坐标系统，适用于局部地理区域的测量和绘制。
它将地球表面划分为若干个投影带，每个带都采用了横轴墨卡托投影，从而保证了在该投影带内的点的坐标精度。
UTM坐标以东西向的X坐标和南北向的Y坐标表示，单位为米。
UTM的优点在于能够提供良好的尺度和精度，适合于大规模的测绘工程。
3. 地方坐标系统地方坐标系统又称为本地坐标系统，主要用于小范围的地理测量和地方性的工程项目。
它基于特定的数学模型和局部控制点，将区域内的点与局部坐标相对应。
地方坐标系统在城市规划、建筑工程和地下管线布局中特别有用。
由于地方坐标系统的参考基准点是局部控制点，所以在不同地区之间无法直接进行坐标的转换。
4. 坐标系统转换在实际测绘工作中，经常需要将不同的坐标系统进行转换。
这样可以实现不同数据源之间的协调，并提高测绘成果的准确性和一致性。
常用的坐标系统转换方法包括参数法、大地转换法和仿射变换法。
通过这些方法，可以将不同的坐标系统之间的坐标进行精确定位。
总结：坐标系统在测绘技术中起到了至关重要的作用，它能够帮助我们在地球表面实现精确的定位。
在实际应用中，我们常见的测绘坐标系统包括WGS84、UTM和地方坐标系统。
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WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，是一个地心地固坐标系统。
WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的精度较低的WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。
采用椭球参数为：a= 6378137m，f =1/298.257223563。
WGS-72坐标系是美国国防部使用WGS-84之坐标系之前采用的坐标系统，也是一种地心地固坐标系统。
采用的基准面是Broadcast Ephemeris (NWL-100)，采用椭球参数为：a = 6378135.0m f= 1/298.26。
在工程应用中使用GPS卫星定位系统采集到的数据是WGS-84坐标系数据，而工程图纸普遍使用的是以WGS-72全球大地坐标系为基础的坐标数据。
由于这两种坐标系统都是固心坐标系，所有坐标系具有固定的转换值，可通过相应的工程图纸查到转换七参数。
这里简单介绍一下WGS-84和参心坐标系（如WGS-54）的转换方法。
由于GPS的测量结果与参心坐标系数据差别较大，并且随区域不同，差别也不同。
因此必须将WGS-84坐标转换到参心坐标系。
目前比较严密的方法是采用七参数相似变换法，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K，这里的X、Y、Z指的是空间直角坐标，为转换过程的中间值。
要求得到七参数就需要在一个地区3个以上的已知点WGS-72坐标数据），然后分别求出它们相应投影的平面直角坐标，最后代入相似变换公式即可求出七参数。
这里需注意采用的投影方法不同，WGS-84和参心坐标系的转换参数也是不同的，即不同投影下的转换参数不能互用。
三、坐标系的变换
同一坐标系统下坐标有多种不同的表现形式，一种形式实际上就是一种坐标系。
如空间直角坐标系（X，Y，Z）、大地坐标系（B，L）、平面直角坐标（x，y）等。
通过坐标系统的转换我们得到了WGS-72坐标系统下的空间直角坐标，我们还须在WGS-72坐标系统下再进行各种坐标系的变换，直至得到工程所需的WGS-72平面直角坐标。
具体过程简述如下：
1. 将DGPS接收的WGS-84大地坐标（B，L）转换成WGS-84空间直角坐标系统（x，y，z）
2. 将WGS-84空间直角坐标系统通过转换参数转换成WGS-72空间直角坐标系（x，y，z）
3. 将WGS-72空间直角坐标系通过对应的投影转换成WGS-72大地坐标系（注：投影参数可以在图纸上查到）
4. 将WGS-72大地坐标系转换成投影坐标系，得到投影平面坐标，即工程所需的WGS-72平面直角坐标（x，y）
UTM投影
UTM投影是横轴等角割圆柱投影。
此投影系统是美国编制世界各地军用地图和地球资源卫星像片所采用的投影系统.
UNIVERSAL TRANSVRSE MERCATOL PROJECTION （通用横轴莫卡托投影）属横轴等角椭圆柱投影
它将北纬84度至南纬80度之间按经度分为60个带,每带6度.从西经180度起算.两条标准纬线距中央经线为180KM左右,中央经线比例系数为0.9996.精度至少1/ 2500
（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-克吕格投影的中央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。