大地基準：NAD 27、NAD 83和WGS84?

NAD27切換到NAD83（圖片來源：NADCON-北美基準轉換實用程序）

水平參考基準?

當你需要準確進入 latitude and longitude coordinates 在GIS中，之一步是給它一個數據。大地基準用坐標唯一地定義了地球上的所有位置。

因為**如果不參考它，您在地球上的哪個位置**？

因為地球是彎曲的，在GIS中我們要處理 flat map projections 我們需要同時容納世界的曲線和平面視圖。在測量和 geodesy 我們用大地基準精確地定義這些特性。

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我們開始用一個 sphere or ellipsoid。隨著時間的推移，測量人員收集了大量的表面測量數據，以便更可靠地估計橢球體。

當你把這些測量值結合起來，我們得到**大地基準**。基準精確地指定地球表面的每個位置 latitude and longitude。例如，NAD27、NAD83和WGS84是大地基準。

龐大的調查基準 *** ?

為了創建大地基準，測量員進行了 a mammoth collection of monument locations 在19世紀后期，測量員在每個參考位置安裝了黃銅或鋁盤。

每個紀念碑位置都是通過 mathematical techniques like triangulation。

從測量碑的統一 *** 來看，三角測量的結果是 North American Datum of 1927 (NAD 27)。之后，大地測量學發展了更精確的NAD83，我們今天仍然使用它。NAD 27和NAD 83為地球上的緯度和經度位置提供了一個參照系。

測量員現在幾乎完全依靠 Global Positioning System (GPS) 確定地球上的位置，并將其納入現有的大地基準。

例如，NAD27、NAD83和WGS84是北美最常見的大地基準。

什么是1927年北美基準面（NAD27）？?

米德斯牧場三角測量站，1927年北美基準的基礎站

NAD27代表1927年的北美基準。NAD27是對長基線調查的調整?？偟膩碚f，它在北美建立了一個標準化水平位置 *** 。更具歷史意義 USGS topographic maps 美國陸軍工程兵團的項目使用NAD27作為參考系統。

水平基準提供了一個參考框架，作為在球體上特定點放置特定位置的基礎。大地測量學使用水平基準作為模型，將球體/橢球體轉換為地球上具有緯度和經度線的位置。大地基準是地球上所有水平位置坐標的基礎。地球上的所有坐標都參考水平基準。這個 1927年北美基準（NAD27） 是北美主要的三個大地基準之一。

NAD27使用了所有使用最小二乘平差收集的水平大地測量。該基準面采用克拉克橢球面1866年，在堪薩斯州米德牧場具有固定的經緯度。（北緯39°13'26.686〃，西經98°32'30.506〃）

堪薩斯州被選為一個共同的參照點，因為它靠近毗鄰的美國的中心。北美每一點的緯度和經度都是根據它的方向、角度和距離米德牧場而定的。任何一個緯度和經度遠離這個參考點的點都可以在1866年的克拉克橢球體上測量。

測量員在美國和加拿大收集了大約26000個站點。在每個測站，測量員收集緯度和經度坐標。 NOAA’s National Geodetic Survey used these survey stations and triangulation 形成NAD27基準。

隨著時間的推移，車站的數量也在增加。例如，測量員對大約250000個測站進行基準測量。這組水平位置構成了1983年北美基準面（NAD83）的基礎。1983年，Nad27數據最終 替換為NAD83。

什么是1983北美基準面（NAD83）？?

這個 North American Datum of 1983 (NAD 83) 是北美使用的最新數據。它使用參考橢球GRS80提供緯度、經度和一些高度信息。像1983年北美基準（NAD83）這樣的大地基準構成了加拿大和美國所有水平位置坐標的基礎。

這個 1983年北美基準 （NAD 83）是一個統一的水平或幾何基準，是NAD27的繼承者，為加拿大和美國提供了空間參考。

NAD83通過使用來自地面和多普勒衛星數據的更敏感的位置集，糾正了距離上NAD27的一些扭曲。NAD83是一個地心基準（參考地球質量中心），偏移約2米。即使在今天，大地測量學也在不斷地改進水平大地測量基準。

WGS84：用GPS統一全球橢球體模型?

直到全球定位系統（GPS）的主流應用，全球橢球體統一模型才被開發出來。全球定位系統（GPS）衛星發射的無線電波能夠在大陸和海洋上進行極其精確的地球測量。由于計算能力和GPS技術的增強，全球橢球體模型得以建立。

這導致了全球橢球體模型的發展，如wgs72、grs80和wgs84（當前）。這個 World Geodetic System (WGS84) 是全球定位系統使用的參考坐標系。

由于全球定位系統提供的全球測量數據，我們以前從未能夠如此精確地估計橢球體。它由參考橢球體、標準坐標系、高程數據和大地水準面組成。與NAD83類似，它使用地球的中心質量作為坐標原點。誤差被認為是小于2厘米的中心質量。

問題：什么是EPSG4326？答：EPSG4326只是使用EPSG識別WGS84的 *** 。這是 spatial reference list。

大地基準：NAD83與NAD27?

NAD83通過使用來自地面和多普勒衛星數據的更密集的位置集，糾正了距離上NAD27的一些扭曲。大約有250000個臺站用于開發NAD83基準。相比之下，NAD27數據中僅使用了26000個。

NAD83質心

其中一個主要區別是，NAD83使用以地球為中心的基準，而不是NAD27中的固定站。所有坐標均參考了堪薩斯米德牧場（北緯39°13'26.686“，西經98°32'30.506”）的NAD27基準。國家大地測量很大程度上依賴多普勒衛星定位地球的質量中心。然而，NAD83并非地心偏移約2米。

1983年的北美基準面是以參考橢球GRS80為基礎的，該參考橢球GRS80的物理尺寸大于NAD27的克拉克橢球。GRS80參考橢球體的半長軸為6378137.0米，半短軸為6356752.3米。相比之下，克拉克橢球體的半長軸為6378206.4 m，半短軸為6356583.8 m。

橢球體的不同歷史精度?

地球是圓的嗎？ Earth bulges out more at the equator than at the poles by about 70,000 feet.。

自19世紀初以來，橢球體的尺寸至少計算了20個不同的時間，精度有很大的不同。

早期測量橢球體的嘗試使用了少量的數據，并不代表地球的真實形狀。1880年，克拉克橢球被用作三角測量計算的基礎。美國采用的之一個大地測量基準是基于克拉克橢球體，其起點位于堪薩斯州，被稱為米德斯牧場。

具有多個版本和縮寫的一個基準?

自1986年以來，大地測量學對NAD83進行了多次更新。實際上，由于這些變化，有多個版本的NAD83。例如，國家大地測量局自1986年進行原始大地基準估計以來，對NAD83基準進行了四次調整。

• NAD83（1986年） ：此版本旨在以地心為中心，使用GRS80橢球體。

• NAD83（1991年，Harn，Hpgn） ：1986-1997年高精度參考網（HARN）和高精度大地網修改了大地基準。

• NAD83（緊身衣96） ：連續運行的參考站（CORS）由永久運行的全球定位系統（GPS）接收器組成。

• NAD83（CSR、CACS） ：加拿大空間參考系統和帶GPS處理的加拿大主動控制系統。

• NAD83（NSRS 2007、2011） ：國家空間參考系統和當前的測量標準，使用來自CORS的基于GNSS的多年調整位置。

NAD27切換到NAD83（圖片來源：NADCON–北美基準轉換實用程序）

數據轉換的重要性?

測量員（NOAA照片庫）

基準基準點的坐標在大地基準之間通常是不同的。例如，NAD27基準中的緯度和經度位置不同于NAD83或WGS84中的同一基準。這種差異稱為 datum shift

根據您在北美的位置，對于水平精度，NAD27和NAD83可能在數十米內有所不同。 The average correction between NAD27 and NAD83 is an average of 0.349″ northward and 1.822″ eastward.。

重要的是要注意物理位置沒有改變。很明顯，大多數紀念碑都沒有移動?；鶞拭嫫剖怯捎跍y量結果的改善而產生的。而且，當更多的 *** 和大地測量學 *** 改變時，這種情況也會發生。隨著時間的推移，這將導致更精確的大地基準。構成北美所有水平位置坐標基礎的水平基準得到了改善。

因為地圖是在歷史上不同的大地基準上創建的， datum transformations are often necessary。尤其是在使用歷史數據時。例如， USGS topographic maps 通常使用NAD27數據發布。使用NAD83數據時需要應用基準轉換。

我們何時需要基準轉換？?

基準轉換

坐標轉換是從非投影坐標系到坐標系的轉換。坐標變換是通過一系列數學方程來完成的。

大地基準是投影的組成部分。所有坐標均參照基準。數據用數學術語描述了地球的形狀。基準面定義橢球體的半徑、反展平、半長軸和半短軸。1983年的北美基準（NAD 83）是美國的水平或幾何基準。它提供緯度和經度以及一些高度信息。

不幸的是，NAD83并不是您將遇到的唯一數據。在定義當前基準之前，使用不同的起點創建了許多地圖。即使在今天，人們仍在繼續改變大地基準，以使其更加精確。一個常見的問題是，不同的坐標位置存儲在不同的參考系統中。當組合來自不同用戶或ERA的數據時，將所有信息轉換為通用的大地基準非常重要。

投影坐標系基于地理坐標，而地理坐標又參照基準。例如， State Plane coordinate systems 可參考NAD83和NAD27大地基準。

NAD27基準與NAD83基準?

將NAD83和NAD27地理坐標轉換為投影狀態平面坐標時，使用相同的投影 *** 。但是，由于大地基準面不同，投影坐標也會不同。在這種情況下，需要進行基準轉換。

對于坐標必須一致的任何類型的工作，使用相同的大地基準是至關重要的。如果您正在標記財產或土地邊界、修建道路或規劃沿海淹沒情況，則必須了解并使用正確的大地基準。

閱讀更多: Datum Transformations – Converting Coordinates from NAD27 to NAD83

來源：開源地理空間基金會中文分會

來源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/1d5b0

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