Severoamerický datum - North American Datum

Meades Ranch Triangulation Station , základní stanice pro severoamerický Datum roku 1927

North American Datum ( NAD ) je vodorovná datum nyní slouží k definování geodetické sítě v Severní Americe. Datum je formální popis tvaru Země spolu s „kotevním“ bodem pro souřadný systém. V geodézii , kartografii a územním plánování se pro provádění laterálních nebo „horizontálních“ měření používají dva severoamerické datumy: severoamerický datum roku 1927 (NAD 27) a severoamerický datum roku 1983 (NAD 83). Oba jsou geodetické referenční systémy založené na mírně odlišných předpokladech a měřeních.

Vertikální měření, založená na vzdálenostech nad nebo pod Mean High Water (MHW), se počítají pomocí severoamerického vertikálního data z roku 1988 (NAVD 88).

NAD 83, spolu s NAVD 88, má být v roce 2022 nahrazen novým GPS - a geometrickým referenčním rámem založeným na gravimetrickém geoidním modelu a geopotenciálním vztažným bodem .

První severoamerický datum

V roce 1901 Pobřežní a geodetický průzkum Spojených států přijal národní horizontální vztažný bod nazývaný Standardní vztažný bod USA, založený na Clarkeho elipsoidu z roku 1866. Byl přizpůsoben údajům dříve shromážděným pro regionální vztažné body, které se do té doby začaly překrývat. V roce 1913 přijaly Kanada a Mexiko tento údaj, takže byl také přejmenován na Severoamerický údaj.

Severoamerický datum z roku 1927

Jak bylo shromážděno více dat, objevily se nesrovnalosti, takže datum bylo přepočítáno v roce 1927, za použití stejného sféroidu a původu jako jeho předchůdce.

Severoamerický datum roku 1927 (NAD 27) byl založen na průzkumech celého kontinentu ze společného referenčního bodu, který byl vybrán v roce 1901, protože byl tak blízko středu sousedících Spojených států, jak se dalo vypočítat: Byl založen na geodetický bod na křižovatce transcontinental triangulace oblouk 1899 na 39. paralelního severu a triangulační oblouku podél 98. poledníku západní , který byl nedaleko geografického středu sousedících Spojených státech . Datum prohlašuje, že Triangulační stanice ranče Meades v okrese Osborne v Kansasu je 39 ° 13'26,686 "severní šířky, 98 ° 32'30,506" západní délky. NAD 27 je orientován prohlášením azimutu z ranče Meades na stanici Waldo (také v okrese Osborne, asi 7,2 km severozápadně od Waldo v okrese Russell ) tak, aby byl 255 ° 28'14,52 palce od severu. Zeměpisná šířka a délka každého druhého bodu v Severní Americe je pak založena na jeho vzdálenosti a směru od Meades Ranch: Pokud byl bod X metrů v azimutu Y stupňů od Meades Ranch, měřeno na Clarkeho elipsoidu z roku 1866, pak jeho zeměpisná šířka a délka na tomto elipsoidu byly definovány a mohly být vypočítány.

Elipsoid Poloviční osa
(podle definice)
Osa semiminoru
(podle definice)
Inverzní zploštění
(vypočítané)
Clarke 1866 6 378 206,4 m 6 356 583,8 m 294.978698214

Toto jsou určující dimenze pro NAD 27, ale Clarke ve skutečnosti definoval svůj sféroid z roku 1866 jako a = 20 926 062 britských stop, b = 20 855 121 britských stop. Při přepočtu na metry se používá poměr Clarke s 1865 palcovými metry 39,370432. Délka stopy nebo metru v té době nemohla být prakticky srovnávána s lepšími než přibližně 0,02 mm.

Většina topografických map USGS byla publikována v NAD 27 a v NAD 27 bylo definováno mnoho velkých projektů Armádního sboru Spojených států amerických a dalších agentur, takže datum zůstává důležité, přestože jsou k dispozici podrobnější údaje.

Severoamerický datum z roku 1983

Protože se Země významně odchyluje od dokonalého elipsoidu , elipsoid, který se nejlépe přibližuje svému tvaru, se liší region od regionu po celém světě. Clarke 1866 a severoamerický Datum z roku 1927 s ním byly zkoumány tak, aby co nejlépe vyhovovaly Severní Americe jako celku. Podobně historicky většina oblastí světa používala elipsoidy měřené lokálně, aby co nejlépe vyhovovaly rozmary tvaru Země v jejich příslušných lokalitách. Při zajištění nejvyšší přesnosti místně tato praxe dělá integraci a šíření informací napříč regiony obtížnou.

Jelikož technologie satelitní geodézie a dálkového průzkumu Země dosáhla vysoké přesnosti a byla dána k dispozici pro civilní aplikace, bylo možné získat informace odkazující na jediný globální elipsoid. Je to proto, že satelity přirozeně jednají se Zemí jako s monolitickým tělesem. Proto byl elipsoid GRS 80 vyvinut pro nejlepší aproximaci Země jako celku a stal se základem pro severoamerický Datum roku 1983. Ačkoli GRS 80 a jeho blízký příbuzný, WGS 84 , obecně nejsou nejvhodnější pro jakýkoli daný Pokud se globální průzkum zkombinuje s počítači, databázemi a softwarem schopným vyrovnat místní podmínky, potřeba nejvhodnějšího regionu se z velké části vypařuje.

Elipsoid Poloviční osa
(podle definice)
Osa semiminoru
(podle definice)
Inverzní zploštění
(vypočítané)
GRS 80 6 378 137 m 6 356 752 3141 m 298,257222101

Srovnání NAD 27 s NAD 83

Posunutí počátku mezi NAD 27 a NAD 83

Bod, který má danou šířku a délku v NAD 27, může být posunut v řádu mnoha desítek metrů od jiného bodu, který má stejnou šířku a délku v NAD 83, takže je důležité určit vztažný bod spolu se souřadnicemi. Severoamerický datum roku 1927 je definován zeměpisnou šířkou a délkou počátečního bodu ( triangulační stanice Meades Ranch v Kansasu), směrem přímky mezi tímto bodem a určeným druhým bodem a dvěma rozměry, které definují sféroid. Severoamerický datum roku 1983 je založen na nověji definovaném sféroidu (GRS 80); to je Země-střed (nebo “ geocentrický ”) datum mít žádný počáteční bod nebo počáteční směr.

NOAA poskytuje převodník mezi těmito dvěma systémy. Praktickým dopadem je, že pokud používáte moderní zařízení GPS pro práci v NAD 83 nebo WGS 84 k navigaci na souřadnice NAD 27 (jako z topo mapy) poblíž Seattlu , byli byste asi 95 metrů (ne dost na západ) ) a byli byste asi 47 metrů od Miami poblíž Miami (nedostatečně daleko na severovýchod), zatímco byste byli mnohem blíže k bodům poblíž Chicaga .

North American Datum 1983 a World Geodetic System 1984

Definice NAD 83 (1986) je založena na sféroidu GRS 80, stejně jako WGS 84, takže mnoho starších publikací nenaznačuje žádný rozdíl. WGS 84 se následně změnil na o něco méně zploštělý sféroid . Následná měření proto ve většině Spojených států způsobují rozdíl v řádu metrů. Každý údaj prošel zdokonalením s přesnějšími a pozdějšími měřeními.

Kromě toho je NAD 83 definován tak, aby v průběhu času zůstal konstantní pro body na severoamerickém talíři , zatímco WGS 84 je definován s ohledem na průměr stanic po celém světě. Tyto dva systémy se tak v průběhu času přirozeně rozcházejí. Pro většinu Spojených států je relativní míra řádově 1 až 2 cm za rok. Havaj a pobřežní části střední a jižní Kalifornie západně od zlomu San Andreas nejsou na severoamerickém talíři, takže jejich míra divergence se liší.

Aktuální verze severoamerického Datumu

Americký národní prostorový referenční systém NAD 83 (2011 / MA11 / PA11) epocha 2010.00 je zdokonalení vztažného bodu NAD 83 pomocí dat ze sítě velmi přesných GPS přijímačů na nepřetržitě fungujících referenčních stanicích (CORS).

Nový datum roku 2022

Za účelem vylepšení Národního prostorového referenčního systému je NAD 83, spolu se severoamerickým vertikálním vztažným bodem z roku 1988 (NAVD 88), v roce 2022 nahrazen novým GNSS - a gravimetrickým geoidním modelem založeným na geometrickém referenčním rámci a geopotenciálním vztažném bodu .

Nové referenční rámce se budou spoléhat především na globální navigační satelitní systémy (GNSS), jako je Global Positioning System (GPS), a také na gravimetrický geoidní model vyplývající z naší gravitace pro předefinování amerického vertikálního referenčního bodu (GRAV-D) ) Projekt.

Účelem těchto nových referenčních rámců je snazší přístup a údržba než u NAD 83 a NAVD 88, které se spoléhají na známky fyzického průzkumu, které se časem zhoršují.

Viz také

Reference

externí odkazy