سیستم Universal Transverse Mercator (UTM)

سیستم UTM یک سیستم مختصات جهانی است که بر اساس پیش بینی‌های مرکاتور عرضی ساخته شده است. برای نقشه برداری توپوگرافی توسط کمیته نقشه برداری سازمان ملل متحد در سال ۱۹۵۲ توصیه شد و به طور گسترده برای نقشه‌های توپوگرافی در مقیاس بزرگ، تصاویر سنجش از دور و پایگاه‌های داده زیست محیطی و منابع طبیعی در GIS استفاده شده است. تقریباً تمام دستگاه‌های GPS اجازه می‌دهند مکان‌ها با مختصات UTM ثبت شوند. سیستم UTM سطح زمین را به شصت ناحیه شمالی – جنوبی تقسیم می‌کند که از عرض جغرافیایی ۸۰ درجه جنوبی تا ۸۴ درجه شمالی، هر کدام عرض ۶ درجه طول (شکل ۲-۱۵) از ۱ تا ۶۰ به سمت شرق شماره گذاری می‌شوند و از طول جغرافیایی ۱۸۰ درجه شروع می‌شوند. به عنوان مثال، منطقه ۱ از طول جغرافیایی ۱۸۰ درجه تا ۱۷۴ درجه غربی و دارای یک نصف النهار مرکزی در ۱۷۷ درجه غربی است. منطقه ۵۰ از طول ۱۱۴ درجه تا ۱۲۰ درجه شرقی امتداد دارد و نصف النهار مرکزی آن در ۱۱۷ درجه شرقی واقع شده است.

هر یک از شصت ناحیه UTM بر روی یک برجستگی عرضی مرکاتور ترسیم شده است، که فاصله ای با دو خط استاندارد موازی و تقریباً ۱۸۰ کیلومتر از هر طرف نصف النهار مرکزی است. نصف النهار مرکزی و استوا در هر ناحیه به دو خط مستقیم عمود بر هم میباشند که محل تقاطع آنها مبدأ واقعی منطقه است. با این حال سیستم‌های مختصات به طور جداگانه برای مناطق شمالی (تعیین شده به عنوان N) و مناطق جنوبی (تعیین شده به عنوان S) تقسیم بر خط استوا ایجاد می‌شوند.

به منظور اجتناب از مختصات منفی، شرق کاذب ۵۰۰۰۰۰ متری برای هر دو منطقه شمالی و جنوبی اعمال می‌شود. منطقه شمالی دارای شمال کاذب صفر است، در حالی که منطقه جنوبی دارای شمال کاذب ۱۰,۰۰۰,۰۰۰ متر است. به عبارت دیگر در ناحیه شمالی، مختصات شرقی و شمالی از یک مبدأ کاذب که در خط استوا و ۵۰۰۰۰۰ متری غرب نصف النهار مرکزی منطقه قرار دارد، اندازه گیری می‌شود. در منطقه جنوبی، مختصات شرقی و شمالی از یک مبدا کاذب در ۱۰۰۰۰۰۰۰ متری جنوب استوا و ۵۰۰۰۰۰ متر غرب از نصف النهار مرکزی آن تعیین می‌شود.

UTM مطابق با حداقل اعوجاج ناحیه در هر منطقه است. ضریب مقیاس نصف النهار مرکزی یک منطقه UTM 0/9996 است. دو خط استاندارد موازی نصف النهار مرکزی دارای مقیاس ۱ هستند. فاصله و جهت بین دو نقطه در یک منطقه UTM را می‌توان با دقت یک قسمت در ۲۵۰۰ اندازه گیری کرد. خطا و اعوجاج برای مناطقی که بیش از یک منطقه UTM را پوشش می‌دهند، افزایش می‌یابد. بنابراین UTM برای مناطقی که دو یا چند منطقه را پوشش می‌دهند طراحی نشده است و برای نقشه‌برداری از قاره یا کل منطقه کشور مانند ایالات متحده آمریکا، کانادا، استرالیا، چین یا روسیه مناسب نیست (جدول۲-۲ پیش‌بینی‌های نقشه توصیه شده برای این کشورها  را ارائه می‌دهد).

شکل ۲-۱۵ سیستم مرکاتور عرضی جهانی

UTM بر اساس یک مدل کروی از زمین است. بسیاری از کشورها بر اساس داده‌های رسمی از مناطق UTM محلی را برای مطابقت بیشتر با نیازهای خود استفاده می‌کنند. به عنوان مثال در استرالیا، Map Map of Australia 1994 (MGA94) سیستم مختصات UTM را برای مناطق UTM محلی (منطقه UTM 49S تا منطقه UTM 56S) با استفاده از بیضوی GRS80 بر اساس داده GDA94 ارائه می‌دهد. سیستم مختصات UTM نیوزلند در حال حاضر بر اساس داده ژئودتیک نیوزیلند ۲۰۰۰ (NZGD2000) است. مناطق UTM محلی (منطقه UTM 7N تا UTM منطقه ۲۲N) در کانادا از سیستم مختصات بر اساس داده‌های آمریکای شمالی ۱۹۸۳ (NAD83) استفاده می‌کنند.

داده‌های مکانی از منابع مختلف ممکن است از نقشه‌های مختلف یا سیستم‌های مختصات پیش بینی شده استفاده کنند. قبل از یکسان سازی، آنها باید به سیستم مختصات مشترک پیش بینی شده تبدیل شوند. توانایی تبدیل داده‌های مکانی به سیستم مرجع مشترک یک نکته مهم در GIS است. بسته‌های نرم افزاری GIS به طور کلی توانایی تبدیل بین سیستم مختصات جغرافیایی و سیستم مختصات پیش بینی شده یا بین سیستم‌های مختصات پیش بینی شده را فراهم می‌کند. کادر ۲-۲ نحوه به دست آوردن اطلاعات در مورد سیستم مختصات پیش بینی شده مورد استفاده با یک لایه داده در ArcGIS را نشان می‌دهد و ابزارهای اساسی موجود در ArcGIS را برای تعریف، تبدیل و سفارشی سازی سیستم‌های مختصات معرفی می‌کند.

برگرفته از کتاب کاربرد GISدر محیط زیست

ترجمه:سعید جوی زاده،شهناز تیموری،فاطمه حسین پور فرزانه