UTM: Eine Einführung ...


Wie in unserem Beitrag Grids: Von Projektionen zu Karten erläutert, handelt es sich bei UTM (Universal Transverse Mercator) um ein aus dem militärischen Bereich stammendes Grid. Es wurde 1947 von der US-Army eingeführt und weltweit (außer in den Polzonen) verbreitet. Es ist am Kartenrand aufgrund konstanter Skala leicht ablesbar und beruht wie das zugrunde liegende Gauß-Krüger-Verfahren (German Grid) auf der Mercator-Zylinderprojektion. 

Man spricht auch von UTM-Meldesystem, da sowohl NATO als auch Rettungsdienste dieses System für Meldungen von Positionen verwenden.

Am Kartenrand ist demzufolge oft eine ähnliche Beschriftung erkennbar wie bei topographischen Karten mit dem Gauß-Krüger-Gitternetz, manchmal aber - wie z.B. bei älteren Deutschen Generalkarten (siehe Kartenausschnitt Bild 1) - sind diese Angaben auch einfach zusätzlich zum Gitternetz mit Grad/Minuten angebracht.

Ebenfalls üblich bei der UTM-Angabe (insbesondere bei militärischen Karten) ist die Verwendung von Buchstaben innerhalb der Koordinaten und deren zusätzliche Angabe am Kartenrand (siehe Kartenausschnitt Bild 2).

Eine Koordinate des UTM-Systems wird gebildet aus einer voran gestellten Zonen-Angabe sowie dem zugehörigen Ost- und Nordwert (Easting und Northing), womit eine Notation wie die folgende entsteht: 

  • Zone 32U, Easting 0711906, Northing 5336776

Die obige Koordinate kann gemäß dem Military Grid Reference System (MGRS), einer UTM-Variante, auch in einer anderen Schreibweise dargestellt werden und sieht dann z.B. wie folgt aus:

  • 32U QU 1190636776 

Die Bedeutung sowie die Ableitung dieser Buchstaben-Zahlenkombinationen sind Gegenstand des nachfolgenden Beitrags.


Wie die normale Mercator-Projektion die Erde abbildet, wird - wie bereits erwähnt - im Beitrag Grids: Von Projektionen zu Karten erläutert. Charakteristisch hierfür ist der Zylinder, der senkrecht über die Erdkugel gestülpt wird und diese am Äquator berührt (Bild 3).

Wird diese Darstellung nun so modifiziert, dass der Zylinder horizontal über den Globus gestülpt wird, entsteht die "transversale Zylinderprojektion" (Bild 5). Bei dieser liegt die Zylinderachse somit in der Äquatorebene und der Zylinder berührt hier an Meridianen, die als "Bezugsmeridian" bezeichnet werden. Wofür diese Meridiane "Bezugsmeridiane" sind, sehen wir im Anschluss.

    

Wird der transversale "Zylinder" auf die zweidimensionale Karte projiziert, entstehen im UTM-System Zonen und Bänder, die in Bild 4 verdeutlicht werden. Der mittlere Meridian einer jeden solchen Zone ist dabei der bereits angesprochene "Bezugsmeridian".

Die Abbildung ist im kleinen Bereich des Kartenblatts längen- und winkeltreu. Die Abbildungsfehler betragen in einer Zone weniger als ± 40 cm auf 1 km. Nachteil dieser Abbildung: Die Erdoberfläche zerfällt in Zonen, die sich wegen der Krümmung der Begrenzungsmeridiane in der Ebene nicht zusammensetzen lassen. 

Die maximale Breite einer Zone beträgt am Äquator 667 km. In der Mitte einer Zone befindet sich der oben erwähnte Bezugsmeridian (als Gerade darstellbar, beispielhaft eingezeichnet in Bild 4, Zone 38).

Bei UTM werden die Koordinaten wie bereits erwähnt durch Buchstaben-Zahlenkombinationen dargestellt, welche die folgenden Informationen aus den obigen Kartenbereichen beinhalten:

  • Zonen
  • Bänder
  • Ostwert in der Zone (Easting)
  • Nordwert in der Zone (Northing)

Für die Buchstaben-Zahlenkombinationen sowie die zugrunde liegenden Kartendarstellung gelten folgende Regeln:

  • Zonen:

Aus 2 Ziffern bestehende Angabe für 6° breite und 164° lange Meridianstreifen 
-von Zone 01 (180° W - 174° W) ostwärts fortschreitend bis Zone 60 (174° E - 180° E)- 

  • Bänder:

8° breite Streifen geographischer Breite
- von Band C (80° S - 72° S) nach Norden fortschreitend bis Band X (72° N - 84° N)-

Ausgelassen werden die Buchstaben I und O wegen der Verwechslungsgefahr mit 1 und 0. Für Werte > 84° N bzw. > 80° S ist die UTM-Projektion wegen der Konvergenz der Meridiane in Polnähe (und den daraus resultierenden extremen Verzerrungen) nicht zweckmäßig.


Nach den obigen Erläuterungen wenden wir uns wieder unserer UTM-Beispielkoordinate 
Zone 32U,
Easting 0711906, Northing 5336776 zu. 

Die Ziffernangaben in den "Easting" und "Northing"-Werten haben die folgende Bedeutung:

32U Zonenfeld, s.o.  (wird nur bei Bedarf angegeben)
Easting: 
07 senkrechte Gitterlinie 07 (Feld von 100 x 100 km)
11906 11.906 m von der Gitterlinie 07 nach rechts
Northing: 
53 waagerechte Gitterlinie 53 (Feld von 100 x 100 km)
36776 36.776 m von der Gitterlinie 53 nach oben

Die einzelnen Ziffernpositionen im Easting / Northing haben somit folgende Maßeinheiten:

  • 1. Position: 1000 km
  • 2. Position: 100 km
  • 3. Position: 10 km
  • 4. Position: 1000 m
  • 5. Position: 100 m
  • 6. Position: 10 m
  • 7. Position: 1 m

Abschließend noch eine Bemerkung: Wie erwähnt, kann unsere Beispielkoordinate 

Zone 32U, Easting 0711906, Northing 5336776 

entsprechend dem MGRS (Military Grid Reference System), einer Abwandlung von UTM, auch anders geschrieben werden. Hierbei werden Buchstaben anstelle der ersten 2 Ziffernpositionen in Easting und Northing verwendet, wobei die restlichen Ziffern (immer mit gleicher Stellenzahl) zu einer einzigen Zahl zusammengefasst werden (siehe auch Beispiel im Kartenausschnitt ganz oben rechts). 

Das Ergebnis lautet dann

32U QU 1190636776 

Zur Bestimmung der Buchstaben siehe unsere Ermittlungs-Tabellen


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