Das UTM-Koordinatensystem

Gestern abend fiel mir beim THW ein Ausbildungsheft über Kartenkunde in die Hände. Na, eigentlich waren es nur 4 oder 5 zusammengetackerte DIN A4-Seiten. Die Basics der Kartenkunde im Katastrophenschutz lassen sich wirklich kurz zusammenfassen.
Sie sind es aber wert, genauer angeschaut zu werden.

Basis der beim Militär und dementsprechend auch im Katastrophenschutz verwendeten TK50 (Topografische Karte im Maßstab 1:50 000) ist das UTM-Koordinatensystem. Karten dieser Art haben sich auch als Wanderkarten bewährt, weil sich 1:50 000 als ein gutes Mittelmaß zwischen Handlichkeit und Abbildungsgenauigkeit erwiesen hat. Bei den Vermessungsämtern der Länder, aber auch über den normalen Buchhandel, sind die Karten erhältlich.

Quelle: Bayrisches Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung

Das Kürzel UTM steht für Universal Transverse Mercator und wem der Name Mercator jetzt bekannt vorkommt, hat Recht: dieses System geht auf den Kartographen dieses Namens zurück. Sein bürgerlicher Name war Gerhard Krämer, den Namen Mercator wählte er selbst, in dem er den bisherigen Familiennamen latinisierte. Seinen Kinder gab er diesen Namen weiter, ein Sohn (Rumold Mercator) wurde ebenfalls Kartograph und veröffentlichte einige Werke des Vaters posthum.

Die Karte, auf die das Koordinatensystem UTM zurückgeht, schuf er im Jahre 1569 und gab ihr den etwas sperrigen Titel Nova et aucta orbis terræ descriptio ad usum navigantium emendate accomodata. Diese Karte gilt als erste Weltkarte mit winkeltreuer Darstellung und wurde später Namensgeberin für die Mercator-Projektion.

Was heißt eigentlich "winkeltreu"?

Als annähernd kugelförmiges Objekt läßt sich die Oberfläche der Erde nicht ohne weiteres auf eine ebene Fläche projizieren. Mercator bediente sich des Tricks, die Erdoberfäche sozusagen aufzuklappen und auf eine Zylinderform auszudehnen.

So sieht das ganze aus, wenn es fertig ist:

Der Begriff Winkeltreue bezieht sich also auf den Abstand zu den Polen. Im kleinen Maßstab bleiben geometrische Formen unverzerrt. Grundsätzlich besteht aber weder eine Flächen- noch eine Richtungstreue, wie sich später noch zeigen wird.

Universale Transversale Mercator-Projektion

Bei der normalen Mercator-Projektion legt man die Zylinderachse auf die Erdachse.
Transversale Projektion arbeitet mit Zylinderachsen, die senkrecht zur Erdachse liegen, dabei "durchschneidet" ein Zylinder die Erdoberfläche teilweise, anstatt sie zu umfassen. Die 360 km hohen Zylinder (im Bild vergrößert dargestellt) sind an den Rändern verzerrt, deshalb teilt man zusätzlich die Erdoberfläche auch noch in 6° breite Zonen ein und benutzt den mittleren Meridian einer Zone als Bezugsmeridian für die Projektion.

Die Aufteilung in Zonen beginnt bei 180 Grad westlicher Länge (Zone 1) und endet bei 180 Grad östlicher Länge (Zone 60). Dementsprechend liegt Deutschland in den Zonen 32 und 33.

Quelle: Hochschule Wismar

Die Breitengrade werden ebenfalls aufgeteilt - in Streifen von 8 Grad Höhe, die mit Buchstaben von C bis X (unter Auslassung von I und O) bezeichnet werden. Einen Bereich, in dem sich Längs- und Querstreifen überschneiden, bezeichnet man als Zonenfeld.

Wie liest man diese Karten?

Ähnlich wie die geographischen Koordinaten gemäß WGS84 schreibt man auch die UTM-Koordinaten von links nach rechts.

Nun gibt es zwei Möglichkeiten der Angabe der Georeferenz:

1. UTM/WGS84
2. UTMREF/MGRS
   Letzteres hat sich im Katastrophenschutz durchgesetzt. (MGRS steht für Military Grid Reference System.)

Das Isartor in München (48.135125 °N, 11.58198 °E) liegt in Zone 32 U im Gitterquadrat PU. Der Rechtswert (Ostwert) ist 92094 und der Hochwert (Nordwert) 34543.
Die Georeferenz ist also

• in UTM/WGS84: 32U 692094 5334543
• in UTMREF/MGRS: 32UPU 92094 34543

In der folgenden Grafik sind Rechts- und Hochwert veranschaulicht.

Zur Ermittlung der UTM-Koordinaten eines Punktes auf der TK50 dient ein sog. Planzeiger, der auf der Kartenlegende eingezeichnet ist.

Das Gauß-Krüger-System

Der Vollständigkeit halber sei auch noch das Gauß-Krüger-System erwähnt, ebenfalls eine transversale Mercator-Projektion, allerdings mit einer Zonenbreite von 3 Längengraden. Während UTM das WGS84- bzw. das GRS80-Ellipsoid zugrundelegt, verwendet Gauß-Krüger das in Frankreich entwickelte Bessel-Ellipsoid oder das im ehemaligen Ostblock gebräuchliche Krassowski-Ellipsoid. Weitere Informationen zu geodätischen Referenzellipsoiden bietet Wikipedia

Quellenangaben

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Ein Klick auf die Bilder führt zur Wikimedia-Seite der jeweiligen Datei.

Bei der Umrechnung der Koordinaten war mir auch der Rechner von deine-berge.de hilfreich.