UTM投影（Universal Transverse Mercator, UTM）

2025年07月25日 19:29

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简介

UTM 投影（通用横轴墨卡托投影）是一种坐标系，它将地球表面划分为多个区域，并对每个区域应用横轴墨卡托投影。通过将地球划分为 60 个区域，每个区域间隔 6 度经度，并在每个区域内进行独立投影，可以获得高精度的平面直角坐标。

每个区域都由一个区域编号标识，后缀“N”表示北半球，“S”表示南半球，以赤道为基准。例如，“UTM Zone 54N”就是一个包含日本关东地区的区域示例。

该投影考虑了地球的曲率，但在每个区域内可以将其视为相对平坦的表面，因此广泛应用于对定位精度要求较高的领域，例如地理信息系统 (GIS) 和 GPS。

投影概览

UTM 坐标系通常以包含以下元素的格式记录：

1. 东距：从区域内参考点（中央子午线）向东的距离（以米为单位）
2. 北距：从赤道向北（或向南）的距离（以米为单位）
3. 区域编号（1-60）：由经度定义的区域编号
4. 北半球或南半球的标识（N 或 S）

许多 GIS 软件（例如 ArcGIS、QGIS、GISBox 等）都支持 UTM 投影，并且也支持 GeoTIFF 和 Shapefile 等格式。标准 EPSG 代码是 UTM 区域的单独 EPSG 代码（例如，EPSG:32654 代表 54N 区域）。

优点

1. 极高的距离、面积和角度精度，适用于测量、建筑、城市规划等应用。
2. 精度可达米，简化分析和计算。
3. 广泛应用，是各种软件和 GPS 设备的标准配置。
4. 覆盖全球，同时支持按区域优化结构。

缺点

1. 不适用于跨区域的广域分析（跨区域时需要校正）
2. 由于每个区域都是独立的，因此需要巧妙地实现区域间统一的可视化和计算
3. 南北半球可能存在不同的北移标准（赤道标准和 1,000,000 米偏移量）混合的情况
4. 不适用于整个地球的全局显示，仅限于局部高精度应用

应用场景

UTM 投影非常适合需要精度的局部地理信息处理。它广泛应用于城市规划、建筑设计、森林管理、公路和铁路基础设施建设、防灾测绘以及军事测量等诸多领域。特别是，由于 GPS 设备经常输出 UTM 坐标，因此它也经常用于现场勘测和野外调查。

示例图

1. 日本各地的 UTM 区域。

2. 北欧的 UTM 区域。

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墨卡托投影

参考资料

1. https://diovista-en.hitachi-power-solutions.com/
2. https://alivevulnerable.com/basic/mercator-projection/
3. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%9A%E7%94%A8%E6%A8%AA%E8%BD%B4%E5%A2%A8%E5%8D%A1%E6%89%98%E6%8A%95%E5%BD%B1