Североамериканский датум

Североамериканский датум ( NAD ) — это горизонтальный датум, который сейчас используется для определения геодезической сети в Северной Америке. База данных — это формальное описание формы Земли вместе с «опорной» точкой системы координат. В геодезии , картографии и планировании землепользования для выполнения латеральных или «горизонтальных» измерений используются две североамериканские датумы: североамериканская датум 1927 года (NAD 27) и североамериканская база данных 1983 года (NAD 83). Обе являются геодезическими базовыми системами, основанными на несколько разных предположениях и измерениях.

Вертикальные измерения, основанные на расстояниях выше или ниже среднего паводка (MHW), рассчитываются с использованием североамериканской вертикальной системы отсчета 1988 года (NAVD 88). ^[1]

NAD 83, наряду с NAVD 88, будет заменен новой геометрической системой отсчета и геопотенциальной системой отсчета, основанной на GPS и гравиметрической модели геоида, потенциально в 2025 году . ^[2]

Первый североамериканский датум 1901 года.

В 1901 году Береговая и геодезическая служба США приняла национальную горизонтальную систему координат , названную Стандартной системой координат США, основанную на Кларка эллипсоиде 1866 года. Она была адаптирована к данным, ранее собранным для региональных систем координат, которые к тому времени начали перекрываться. В 1913 году Канада и Мексика приняли эту датум, поэтому она также была переименована в Североамериканскую датум. ^[3]^[4]

Североамериканский датум 1927 года.

По мере сбора большего количества данных появлялись расхождения, поэтому в 1927 году датум был пересчитан с использованием того же сфероида и того же источника координат, что и его предшественник.

Североамериканский датум 1927 года (NAD 27) был основан на съемках всего континента от общей контрольной точки, которая была выбрана в 1901 году, поскольку она находилась настолько близко к центру прилегающих Соединенных Штатов, насколько это было возможно вычислить: станция триангуляции на стыке трансконтинентальной триангуляционной дуги 1899 года на 39-й параллели северной широты и дуги триангуляции вдоль 98-го меридиана запада , которая находилась недалеко от географического центра сопредельных Соединенных Штатов . ^[5]^[6]^[7]^[8] В датуме указано, что триангуляционная станция Мидс-Ранч в округе Осборн, штат Канзас, находится на координатах 39°13′26,686″ северной широты и 98°32′30,506″ западной долготы. ^[9] NAD 27 ориентирован путем объявления азимута от ранчо Мидс до станции Уолдо (также в округе Осборн, примерно в 4,5 милях (7,2 км) к северо-западу от Уолдо, округ Рассел ). ^[10] быть 255°28′14,52″ с севера. Широта и долгота любой другой точки в Северной Америке тогда зависит от ее расстояния и направления от ранчо Мидс: если точка находилась в X метрах по азимуту Y градусов от ранчо Мидс, измеренном на Кларка эллипсоиде 1866 года, то ее широта и долгота на этом эллипсоиде были определены и могли быть вычислены.

Эллипсоид	Большая полуось (по определению)	Полумалая ось (по определению)	Обратное сглаживание (рассчитано)
Кларк 1866 г.	6 378 206,4 м	6 356 583,8 м	294.978698214

Это определяющие размеры NAD 27, но Кларк фактически определил свой сфероид 1866 года как a = 20 926 062 британских фута, b = 20 855 121 британский фут. Для преобразования в метры используется соотношение Кларка 1865 дюйм-метр, равное 39,370432. В то время длину фута или метра практически невозможно было измерить лучше, чем примерно 0,02 мм. ^[11]

Большинство топографических карт Геологической службы США были опубликованы в NAD 27, а многие крупные проекты Инженерного корпуса армии США и других агентств были определены в NAD 27, поэтому исходные данные остаются важными, несмотря на то, что доступны более уточненные исходные данные.

Североамериканский датум 1983 года.

Поскольку Земля значительно отклоняется от идеального эллипсоида , эллипсоид, который лучше всего соответствует ее форме, варьируется от региона к региону по всему миру. Кларк 1866 г. и Североамериканский датум 1927 г. были исследованы как наиболее подходящие для Северной Америки в целом. Точно так же исторически сложилось так, что в большинстве регионов мира использовались эллипсоиды, измеренные на местном уровне, чтобы лучше всего соответствовать капризам формы Земли в соответствующих местах. Хотя такая практика обеспечивает максимальную точность на местном уровне, она затрудняет интеграцию и распространение информации по регионам.

Когда спутниковая геодезия и технологии дистанционного зондирования достигли высокой точности и стали доступны для гражданских приложений, стало возможным получать информацию, относящуюся к единому глобальному эллипсоиду. Это связано с тем, что спутники естественным образом обращаются с Землей как с монолитным телом. Поэтому эллипсоид GRS 80 был разработан для наилучшего приближения Земли в целом и стал основой для североамериканских датумов 1983 года. Хотя GRS 80 и его близкий родственник WGS 84 , как правило, не лучшим образом подходят для каких-либо данных. В регионе потребность в наиболее точном соответствии во многом исчезает, когда глобальное обследование сочетается с компьютерами, базами данных и программным обеспечением, способным компенсировать местные условия.

Эллипсоид	Большая полуось (по определению)	Полумалая ось (по определению)	Обратное сглаживание (рассчитано)
ГРС 80	6 378 137 м	6 356 752,3141 м	298.257222101

Сравнение НАД 27 и НАД 83

Точка, имеющая заданную широту и долготу в NAD 27, может быть смещена на порядок многих десятков метров от другой точки, имеющей такую же широту и долготу в NAD 83, поэтому важно указать датум вместе с координатами. Североамериканский датум 1927 года определяется широтой и долготой начальной точки ( триангуляционная станция Мидс-Ранч в Канзасе), направлением линии между этой точкой и указанной второй точкой, а также двумя размерами, определяющими сфероид. Североамериканские датумы 1983 года основаны на сфероиде нового определения (GRS 80); это геоцентрическая (или « геоцентрическая ») база данных, не имеющая начальной точки или начального направления.

NOAA предоставляет преобразователь между двумя системами. ^[12] Практическое значение заключается в том, что если вы используете современное устройство GPS, настроенное для работы в NAD 83 или WGS 84, для навигации к координатам NAD 27 (как по топографической карте) возле Сиэтла , вы отклонитесь примерно на 95 метров (недостаточно далеко на запад). ), и вы будете примерно в 47 метрах от Майами (недостаточно далеко на северо-северо-востоке), тогда как в точках возле Чикаго вы будете намного ближе .

Сравнение NAD 83 и WGS 84

Определение NAD 83 (1986) основано на сфероиде GRS 80, как и WGS 84, поэтому многие старые публикации не указывают на разницу. WGS 84 впоследствии изменился на чуть менее сплюснутый сфероид . Это изменение уплощения составляет около 0,1 мм, разница настолько мала, что вычислительные программы часто не различают два эллипсоида. ^[13] Однако из-за различий в том, как центрированы и ориентированы опорные эллипсоиды, координаты в двух базах данных отличаются друг от друга на величину порядка метра на большей части территории Соединенных Штатов. Каждая база данных подверглась уточнению с помощью более точных и более поздних измерений. Одним из хорошо известных различий является расположение центра Земли: разница между двумя системами составляет примерно 2,2 метра (7,2 фута). ^[14]

Кроме того, NAD 83 определяется как остающийся постоянным во времени для точек Северо -Американской плиты , тогда как WGS 84 определяется по отношению к среднему значению станций по всему миру. Таким образом, две системы естественным образом расходятся с течением времени. На большей части территории Соединенных Штатов относительная скорость составляет порядка 1–2 см в год. Гавайи и прибрежные части центральной и южной Калифорнии к западу от разлома Сан-Андреас не находятся на Северо-Американской плите, поэтому скорость их расхождения различается.

Текущая реализация NAD 83

Национальная пространственная система координат США NAD 83 (2011/MA11/PA11) эпохи 2010.00 года представляет собой уточнение системы координат NAD 83 с использованием данных из сети очень точных GPS-приемников на постоянно действующих опорных станциях (CORS). NAD 83 (2011) описывает основную Северо-Американскую плиту, а решения MA11 и PA11 предназначены для Марианской плиты и Тихоокеанской плиты соответственно. ^[15]

Новые данные 2022 года

Чтобы улучшить Национальную пространственную систему отсчета, NAD 83 вместе с Североамериканской вертикальной системой отсчета 1988 года (NAVD 88) планируется заменить новой геометрической системой отсчета и геопотенциальной системой отсчета, основанной на глобальных навигационных спутниковых системах (GNSS), таких как Глобальная система позиционирования (GPS) и новая гравиметрическая модель геоида, возможно, в 2024-2025 годах . ^[2] Новая гравиметрическая модель геоида является продуктом проекта «Гравитация для переопределения американской вертикальной базы данных» (GRAV-D).

Эти новые системы отсчета должны быть проще в доступе и обслуживании, чем NAD 83 и NAVD 88, которые основаны на физических геодезических знаках, которые со временем ухудшаются. ^[2]

См. также

Ссылки

^ Североамериканская вертикальная база данных 1988 года (NAVD 88), Национальная геодезическая служба.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Новые датумы: замена NAVD 88 и NAD 83
^ Шаловиц, Бюллетень полевых инженеров USC&GS, декабрь 1938 г.
^ Крейг, Синди (октябрь 2013 г.) «Где теория встречается с практикой: стандартные данные США» Журнал Professional Surveyor Фредерик, Мэриленд
^ Береговая и геодезическая служба США, «Триангуляция в Канзасе» ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}, Специальное издание № 70 (1921).
^ Бюллетень Национального исследовательского совета, выпуски 77-80, стр. 230
^ Ван Зандт, Границы Соединенных Штатов и нескольких штатов, с. 265
^ Уолтер Х. Шёве, «Канзас и геодезические данные Северной Америки» , Труды Канзасской академии наук 51 (1948) 117–124, www.jstor.org
^ Данные НГС
^ Уолдо
^ Кардарелли, Франсуа Энциклопедия научных единиц, весов и мер: их эквиваленты в системе СИ и происхождение , Springer-Verlag London Limited 2003, ISBN 1-85233-682-X , стр. 5, табличка 2.1, данные Джакомо, П., Du platine a la lumiere , Bull. Бур. Нат. Метрология, 102 (1995) 5–14.
^ NAD 27 NOAA против. конвертер НАД 83
^ «В чем разница между WGS84 и NAD83?» (PDF) .
^ «Как перейти на национальную систему координат США 2022 года, не отставая» (PDF) .
^ «НА2011» .

Внешние ссылки

NOAA-NGS-координаты CORS-активная сеть. Архивировано 15 мая 2013 г. в Wayback Machine - объяснение NAD 83 (2011/MA11/PA11) эпохи 2010.00.
Пассивная сеть координат NOAA-NGS - объяснение последних настроек пассивной сети.
NADCON — бесплатная утилита для Microsoft Windows для преобразования NAD 27 в NAD 83.
nadcon.prl – веб-утилита для NADCON.
NAD 83: Что это такое и почему вас должно это волновать, Дейн Э. Эриксен, PE, Hammett & Edison, Inc., инженеры-консультанты. 1994 Национальный съезд SBE и Всемирная выставка СМИ. Архивировано 26 июня 2011 года в Wayback Machine.

[NA88-1] Североамериканская вертикальная база данных 1988 года (NAVD 88), Национальная геодезическая служба.

[NEW22-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Новые датумы: замена NAVD 88 и NAD 83

[3] Шаловиц, Бюллетень полевых инженеров USC&GS, декабрь 1938 г.

[4] Крейг, Синди (октябрь 2013 г.) «Где теория встречается с практикой: стандартные данные США» Журнал Professional Surveyor Фредерик, Мэриленд

[5] Береговая и геодезическая служба США, «Триангуляция в Канзасе» ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}, Специальное издание № 70 (1921).

[6] Бюллетень Национального исследовательского совета, выпуски 77-80, стр. 230

[7] Ван Зандт, Границы Соединенных Штатов и нескольких штатов, с. 265

[8] Уолтер Х. Шёве, «Канзас и геодезические данные Северной Америки» , Труды Канзасской академии наук 51 (1948) 117–124, www.jstor.org

[9] Данные НГС

[10] Уолдо

[11] Кардарелли, Франсуа Энциклопедия научных единиц, весов и мер: их эквиваленты в системе СИ и происхождение , Springer-Verlag London Limited 2003, ISBN 1-85233-682-X , стр. 5, табличка 2.1, данные Джакомо, П., Du platine a la lumiere , Bull. Бур. Нат. Метрология, 102 (1995) 5–14.

[12] NAD 27 NOAA против. конвертер НАД 83

[13] «В чем разница между WGS84 и NAD83?» (PDF) .

[14] «Как перейти на национальную систему координат США 2022 года, не отставая» (PDF) .

[15] «НА2011» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]