Североамериканский датум - North American Datum

Станция триангуляции Meades Ranch , фундаментальная станция для североамериканского датума 1927 года.

Североамериканский Datum ( NAD ) является горизонтальной точкой привязки теперь используется для определения геодезической сети в Северной Америке. Датум - это формальное описание формы Земли вместе с «якорной» точкой для системы координат. В геодезической съемке , картографии и планировании землепользования используются две североамериканские датума для горизонтальных или горизонтальных измерений: североамериканский датум 1927 года (NAD 27) и североамериканский датум 1983 года (NAD 83). Оба являются геодезическими справочными системами, основанными на немного разных предположениях и измерениях.

Вертикальные измерения, основанные на расстояниях выше или ниже среднего уровня воды (MHW), рассчитываются с использованием Североамериканского вертикального датума 1988 года (NAVD 88).

NAD 83 вместе с NAVD 88 должны быть заменены новой геометрической системой координат на основе GPS и гравиметрической модели геоида и системой координат геопотенциала в 2022 году .

Первый североамериканский датум

В 1901 г. Береговая и геодезическая служба США приняла национальную горизонтальную систему отсчета, названную Стандартной системой отсчета США, на основе эллипсоида Кларка 1866 года. Она была адаптирована к данным, ранее собранным для региональных отсчетов, которые к тому времени начали перекрываться. В 1913 году Канада и Мексика приняли эти данные, поэтому они также были переименованы в Североамериканские датумы.

Североамериканский датум 1927 г.

По мере того, как собиралось больше данных, появлялись расхождения, поэтому данные были пересчитаны в 1927 году с использованием того же сфероида и происхождения, что и его предшественник.

Североамериканский датум 1927 года (NAD 27) был основан на съемках всего континента от общей точки отсчета, выбранной в 1901 году, потому что она находилась настолько близко к центру прилегающих Соединенных Штатов, насколько это можно было вычислить: она была основана на триангуляции станции на пересечении трансконтинентальных триангуляции дуги 1899 на 39 - й параллелью северной и триангуляции дуги вдоль 98th меридиональном запад , который был недалеко от географического центра смежных Соединенных Штатов . Согласно данным, триангуляционная станция Meades Ranch в округе Осборн, штат Канзас, находится на 39 ° 13′26.686 ″ северной широты и 98 ° 32′30.506 ″ западной долготы. NAD 27 ориентирован путем объявления азимута от ранчо Мидс до станции Уолдо (также в округе Осборн, примерно в 4,5 мили (7,2 км) к северо-западу от Уолдо, округ Рассел ) как 255 ° 28′14,52 ″ от севера. Широта и долгота любой другой точки в Северной Америке затем основываются на ее расстоянии и направлении от ранчо Мидс: если точка была X метров по азимуту Y градусов от ранчо Мидс, измеренная на эллипсоиде Кларка 1866 года, то ее широта и долгота на этом эллипсоиде были определены и могли быть вычислены.

Эллипсоид Большая полуось
(по определению)
Малая полуось
(по определению)
Обратное сглаживание
(расчетное)
Кларк 1866 6 378 206,4 м 6 356 583,8 м 294.978698214

Это определяющие размеры для NAD 27, но Кларк фактически определил свой сфероид 1866 года как a = 20 926 062 британских фута, b = 20 855 121 британский фут. При преобразовании в метры используется коэффициент Кларка 1865 дюймов на метр, равный 39,370432. Длина фута или метра в то время практически не могла быть измерена лучше, чем примерно 0,02 мм.

Большинство топографических карт USGS были опубликованы в NAD 27, а многие крупные проекты Инженерного корпуса армии США и других агентств были определены в NAD 27, поэтому датум остается важным, несмотря на то, что доступны более точные датумы.

Североамериканский датум 1983 г.

Поскольку Земля значительно отклоняется от идеального эллипсоида , эллипсоид, который лучше всего соответствует ее форме, варьируется от региона к региону по всему миру. Clarke 1866 и North American Datum 1927 года вместе с ним были исследованы, чтобы лучше всего подходить для Северной Америки в целом. Точно так же исторически в большинстве регионов мира использовались эллипсоиды, измеряемые локально, чтобы наилучшим образом соответствовать капризам формы Земли в их соответствующих регионах. Обеспечивая максимальную точность на местном уровне, такая практика затрудняет объединение и распространение информации по регионам.

Поскольку спутниковая геодезия и технологии дистанционного зондирования достигли высокой точности и стали доступными для гражданских приложений, стало возможным получать информацию, относящуюся к одному глобальному эллипсоиду. Это потому, что спутники, естественно, обращаются с Землей как с монолитным телом. Таким образом, эллипсоид GRS 80 был разработан для наилучшего приближения к Земле в целом, и он стал основой для Североамериканского датума 1983 года. Хотя GRS 80 и его близкий родственник, WGS 84 , как правило, не подходят для любого конкретного случая. В регионе потребность в наиболее точном соответствии в значительной степени испаряется, когда глобальное обследование сочетается с компьютерами, базами данных и программным обеспечением, способным компенсировать местные условия.

Эллипсоид Большая полуось
(по определению)
Малая полуось
(по определению)
Обратное сглаживание
(расчетное)
GRS 80 6 378 137 м 6 356 752,3 141 м 298.257222101

Сравнение NAD 27 и NAD 83

Сдвиг датума между NAD 27 и NAD 83

Точка, имеющая заданные широту и долготу в NAD 27, может быть смещена на величину порядка многих десятков метров от другой точки, имеющей такую ​​же широту и долготу в NAD 83, поэтому важно указать данные вместе с координатами. Североамериканский датум 1927 года определяется широтой и долготой начальной точки ( триангуляционная станция Meades Ranch в Канзасе), направлением линии между этой точкой и указанной второй точкой и двумя измерениями, определяющими сфероид. Североамериканский датум 1983 года основан на новом определенном сфероиде (GRS 80); это центрированные на Земле (или " геоцентрические ") данные, не имеющие начальной точки или начального направления.

NOAA обеспечивает преобразователь между двумя системами. Практический эффект заключается в том, что если вы используете современное устройство GPS, настроенное для работы в NAD 83 или WGS 84 для навигации по координатам NAD 27 (как по топографической карте) возле Сиэтла , вы будете отклоняться примерно на 95 метров (недостаточно далеко на западе). ), и вы будете примерно в 47 метрах от Майами (недостаточно далеко на северо-северо-восток), тогда как вы будете намного ближе к точкам возле Чикаго .

Датум Северной Америки 1983 г. и Мировая геодезическая система 1984 г.

Определение NAD 83 (1986) основано на сфероиде GRS 80, как и WGS 84, поэтому многие старые публикации не указывают на разницу. Впоследствии WGS 84 превратился в немного менее сплющенный сфероид . Поэтому последующие измерения дают разницу порядка метра на большей части территории Соединенных Штатов. Каждая система координат была уточнена с более точными и более поздними измерениями.

Кроме того, определено, что NAD 83 остается постоянным во времени для точек на Североамериканской плите , тогда как WGS 84 определяется по отношению к среднему значению станций по всему миру. Таким образом, две системы со временем естественным образом расходятся. Для большей части 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 Североамериканской плите, поэтому скорость их расхождения различается.

Текущая версия North American Datum

Национальная система пространственной привязки США NAD 83 (2011 / MA11 / PA11) эпохи 2010.00 является усовершенствованием системы координат NAD 83 с использованием данных из сети очень точных приемников GPS на постоянно действующих опорных станциях (CORS).

Новый датум 2022 года

Для улучшения Национальной системы пространственной привязки NAD 83 вместе с Североамериканской вертикальной системой отсчета 1988 года (NAVD 88) должны быть заменены новой геометрической системой отсчета, основанной на GNSS и гравиметрической модели геоида, и геопотенциальной системой отсчета в 2022 году .

Новые системы отсчета будут в первую очередь полагаться на глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS), такие как Глобальная система позиционирования (GPS), а также на гравиметрическую модель геоида, полученную в результате нашей гравитации для переопределения американской вертикальной точки отсчета (GRAV-D). ) Проект.

Эти новые системы отсчета призваны облегчить доступ и обслуживание, чем NAD 83 и NAVD 88, которые полагаются на физические геодезические метки, качество которых со временем ухудшается.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки