1. UTM投影中帶號與中央經線以及經度與所處投影帶帶號的計算
UTM(Universal Transverse Mercator)投影稱爲通用橫軸墨卡託投影,屬於等角橫軸割圓柱投影,因其是世界多個國家(英、美、日、加拿大等)地形圖最通用的投影方式,所以後來被稱爲“通用橫軸墨卡託投影”。UTM投影因投影圓柱與地球相割,中央經線投影后的長度比爲0.9996,投影帶各部分的長度變形都比較平穩。UTM投影是由美國製定,因此除了在美國本土使用Clarke 1866橢球體以外,在世界其他地區UTM投影都採用WGS84橢球體。
UTM投影的起始分帶並不在本初子午線(0度經線),而是在-180度(180度)經線處,所以整個美國地區全都處於1-30投影帶內。UTM投影自西向東以經差6度依次劃分,全球共分爲60個投影帶,帶號(Zone)爲1的投影帶經度範圍爲-180度至-174度,中央經線經度爲-177度,0度經線剛好是30帶與31帶的分界線,這兩帶的中央子午線經度分別爲-3度和3度。UTM投影中,在東半球時,其東偏值“False Easting”爲500KM,在南半球時其北偏值“False Northing”爲10000KM。在UTM投影中,當地經度與所處投影帶帶號的計算以及帶號與所處投影帶中央子午線經度的計算總結如下:
已知經度Lon,計算所處投影帶帶號Zone的計算關係式如下:
Zone = floor(Lon/6)+31
此計算關係式東西半球均可使用,之前有見到類似計算關係式爲Zone=int(Lon/6)+31, 這個僅僅適用於東半球經度Lon>0時,若在西半球經度Lon<0時,仍使用此關係式會出錯。
已知投影帶號Zone,計算所處投影帶中央子午線經度L0的計算關係式如下:
L0 = (6*Zone - 3) - 180
此計算關係式東西半球均可使用。
2. 高斯克呂格投影中帶號與中央經線以及經度與所處投影帶帶號的計算
高斯克呂格投影(Gauss-Kruger)最初是由德國物理學家、數學家、天文學家高斯於19世紀20年代擬定,後經德國大地測量學家克呂格於1912年對投影公式加以補充,故而稱爲高斯-克呂格投影,屬於等角橫切橢圓柱投影的一種。將地球橢球體面投影到橢球圓柱面上的高斯克呂格投影需滿足的條件有:a. 中央經線和赤道的投影爲互相垂直的直線,且爲投影的對稱軸;b. 具有等角投影的性質;c. 中央經線投影后保持長度不變。
高斯克呂格投影的分帶投影有兩種方式:3度分帶與6度分帶。在我國大比例尺的地形圖均採用高斯克呂格投影,其中1:2.5萬-1:50萬比例尺的地形圖採用經差6度分帶,1:1萬比例尺的地形圖採用經差3度分帶,高斯3度投影帶中,它的中央子午線一部分同6度帶中央子午線重合,一部分同6度帶分界線重合。經差6度分帶具體方法爲:從本初子午線(0度經線)開始,自西向東以經差6度來劃分,全球共分爲60個投影帶,帶號爲1-60;經差3度分帶具體方法爲:從東經1度30分經線開始,自西向東以經差3度依次劃分,全球共分爲120個投影帶;如帶號爲1時,其投影帶中央經線經度爲3度,該投影帶經度範圍爲1.5度至4.5度;又如帶號爲60時,其投影帶中央經線經度爲180度,該投影帶的經度範圍爲178.5度至-178.5度;再比如帶號爲120時,其投影帶的中央經線經度爲0度,該投影帶的經度範圍爲-1.5度至1.5度。高斯克呂格投影中3度分帶與6度分帶的具體分帶示意圖如圖1所示。
圖1 高斯投影6度與3度分帶示意圖
高斯克呂格投影6度分帶法,經度Lon與投影帶號Zone以及帶號Zone與投影帶中央子午線經度L0的計算關係:
當Lon >= 0 時(東半球時),
經度Lon與帶號Zone: Zone = int(Lon/6)+1 ;
帶號Zone與該投影帶中央子午線經度L0: L0 = 6*Zone - 3;
當Lon < 0 時(西半球時),
經度Lon與帶號Zone: Zone = int(Lon/6)+60 ;
帶號Zone與該投影帶中央子午線經度L0: L0 = (6*Zone - 3) - 360 ;
高斯克呂格投影3度分帶法,經度Lon與投影帶號Zone以及帶號Zone與投影帶中央子午線經度L0的計算關係:
當Lon >= 1.5 時,此時帶號Zone取值爲[1, 60]:
經度Lon與帶號Zone: Zone = int[(Lon - 1.5)/3] + 1;
帶號Zone與該投影帶中央子午線經度L0: L0 = 3*Zone ;
當 Lon < 1.5 時,此時帶號Zone取值爲(60, 120]:
經度Lon與帶號Zone: Zone = int[(Lon - 1.5)/3] + 120 ;
帶號Zone與該投影帶中央子午線經度L0: L0 = 3*Zone - 360 ;
以上就是在UTM投影,高斯克呂格投影中所涉及到分帶投影帶號與中央子午線經度以及經度與所處投影帶帶號之間的計算關係。