Geodetic Datums: NAD 27, NAD 83 y WGS84 -

Dato de referencia horizontal

Cuando necesite ingresar con precisión las coordenadas de latitud y longitud en un SIG, el primer paso es darle un dato. Un datum geodésico define de forma única todas las ubicaciones en la Tierra con coordenadas.

Porque, ¿dónde estarías en la Tierra sin tener referencia a ella?

Debido a que la Tierra es curva y en GIS tratamos con proyecciones de mapas planas, necesitamos acomodar las vistas curvas y planas del mundo. En topografía y geodesia, definimos con precisión estas propiedades con datos geodésicos.

Empezamos a modelar la Tierra con una esfera o elipsoide. Con el tiempo, los topógrafos han reunido una colección masiva de medidas de superficie para estimar el elipsoide de manera más confiable.

Cuando combina estas medidas, llegamos a un dato geodésico. Los datos especifican con precisión cada ubicación en la superficie de la Tierra en latitud y longitud. Por ejemplo, NAD27, NAD83 y WGS84 son datums geodésicos.

Una colección gigantesca de puntos de referencia de encuestas

Para crear un dato geodésico, los topógrafos emprendieron una colección gigantesca de ubicaciones de monumentos a fines del siglo XIX. Los topógrafos instalaron discos de latón o aluminio en cada ubicación de referencia. Los topógrafos conectaron la ubicación de cada monumento utilizando técnicas matemáticas como la triangulación.

A partir de la red unificada de monumentos topográficos, el resultado de la triangulación fue el Datum de América del Norte de 1927 (NAD 27). Después, los geodestas desarrollaron el NAD 83 más preciso, que todavía usamos hoy. NAD 27 y NAD 83 proporcionan un marco de referencia para ubicaciones de latitud y longitud en la Tierra.

Los topógrafos ahora confían casi exclusivamente en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para identificar ubicaciones en la Tierra e incorporarlas a los datos geodésicos existentes. Por ejemplo, NAD27, NAD83 y WGS84 son los datums geodésicos más comunes en América del Norte.

1. ¿Datum norteamericano 1927 (NAD27)?

Estación de triangulación de Meades Ranch, una estación fundamental para el Datum norteamericano de 1927

NAD27 representa el Datum de América del Norte de 1927. NAD27 es el ajuste de levantamientos de línea de base larga. En general, estableció una red de puestos horizontales estandarizados en América del Norte. La mayoría de los proyectos y mapas topográficos históricos del USGS del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. utilizaron NAD27 como sistema de referencia.

Un dato horizontal proporciona un marco de referencia como base para ubicar ubicaciones específicas en puntos específicos del esferoide. Los geodestas usan un datum horizontal como modelo para traducir un esferoide/elipsoide a ubicaciones en la Tierra con líneas de latitud y longitud.

Los datos geodésicos forman la base de las coordenadas de todas las posiciones horizontales de la Tierra. Hacemos referencia a todas las coordenadas en la Tierra a un dato horizontal. El Datum de América del Norte de 1927 (NAD27) es uno de los tres datum geodésicos principales de América del Norte.

Rancho Meades

NAD27 utiliza todos los levantamientos geodésicos horizontales recopilados en este momento utilizando un ajuste de mínimos cuadrados. Este dato utiliza el elipsoide de Clarke de 1866 con una latitud y longitud fijas en Meades Ranch, Kansas. (391326.686 latitud norte, 983230.506 longitud oeste)

Los topógrafos eligieron Kansas como punto de referencia común porque estaba cerca del centro de los Estados Unidos contiguos. Las latitudes y longitudes de todos los demás puntos de América del Norte se basaron en su dirección, ángulo y distancia desde Meades Ranch. Los topógrafos podían medir cualquier punto con una latitud y una longitud alejadas de este punto de referencia según el elipsoide de Clarke de 1866.

Los topógrafos reunieron aproximadamente 26 000 estaciones en los Estados Unidos y Canadá. En cada estación, los topógrafos recolectaron coordenadas de latitud y longitud. El Servicio Geodésico Nacional de la NOAA utilizó estas estaciones topográficas y la triangulación para formar el datum NAD27.

Con el paso del tiempo, el número de estaciones también creció. Por ejemplo, los topógrafos compararon aproximadamente 250 000 estaciones. Este conjunto de posiciones horizontales formó la base para el Datum de América del Norte de 1983 (NAD83). En 1983, los topógrafos finalmente reemplazaron el NAD27 con NAD83.

2. ¿Datum norteamericano 1983 (NAD83)?

El Datum de América del Norte de 1983 (NAD83) es el dato más actual en América del Norte. Proporciona latitud y longitud y cierta información de altura utilizando el elipsoide de referencia GRS80. Los datos geodésicos como el Datum de América del Norte de 1983 (NAD83) forman la base de las coordenadas de todas las posiciones horizontales de Canadá y los Estados Unidos.

El Datum norteamericano de 1983 (NAD 83) es un datum horizontal o geométrico unificado y sucesor del NAD27 que proporciona una referencia espacial para Canadá y los Estados Unidos.

NAD83 corrige algunas de las distorsiones de NAD27 en la distancia mediante el uso de un conjunto más denso de posiciones de datos satelitales terrestres y Doppler. NAD83 es un datum geocéntrico (referido al centro de masa de la Tierra) desplazado por unos 2 metros. Incluso hoy en día, los geodestas mejoran continuamente los datums geodésicos horizontales.

3. WGS84: unificación de un modelo de elipsoide global con GPS

No fue hasta el uso generalizado de los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) que desarrollamos un modelo de elipsoide global unificado. Las ondas de radio transmitidas por los satélites GPS permiten mediciones terrestres extremadamente precisas a través de continentes y océanos. Topógrafos y geodestas crearon un modelo de elipsoide global debido a la mejora de las capacidades informáticas y la tecnología GPS.

Esto ha llevado al desarrollo de modelos de elipsoides globales como WGS72, GRS80 y WGS84 (actual). El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) hace referencia al Sistema Geodésico Mundial (WGS84) como su sistema de referencia de coordenadas.

Nunca antes habíamos podido estimar el elipsoide con tanta precisión gracias al conjunto global de medidas que proporciona el GPS. Consiste en un elipsoide de referencia, un sistema de coordenadas estándar, datos de altitud y un geoide. Similar a NAD 83, utiliza el centro de masa de la Tierra como origen de coordenadas. Los científicos creen que el error es de menos de 2 centímetros en el centro de la masa.

¿Qué es EPSG4326? Respuesta: EPSG4326 es solo la forma de identificar WGS84 usando EPSG. Aquí está la lista de referencias espaciales.

Datums geodésicos: NAD83 frente a NAD27

NAD83 corrige algunas de las distorsiones de NAD27 en la distancia mediante el uso de un conjunto más denso de posiciones de datos satelitales terrestres y Doppler. Los geodestas desarrollaron el datum NAD83 utilizando aproximadamente 250 000 estaciones. Esto se compara con solo 26 000 utilizados en el dato NAD27.

Una de las principales diferencias es que NAD83 utiliza una referencia centrada en la Tierra, en lugar de una estación fija en NAD27. Los topógrafos hicieron referencia a todas las coordenadas de Kansas Meades Ranch (391326,686 latitud norte, 983230,506 longitud oeste) para el datum NAD27.

El Servicio Geodésico Nacional se basó en gran medida en el uso del satélite Doppler para localizar el centro de masa de la Tierra. Sin embargo, NAD83 no es geocéntrica con un desplazamiento de unos dos metros.

El Datum norteamericano de 1983 se basa en el elipsoide de referencia GRS80, que es físicamente más grande que el elipsoide Clarke de NAD27. El elipsoide de referencia GRS80 tiene un semieje mayor de 6.378.137,0 metros y un semieje menor de 6.356.752,3 metros. Esto se compara con el elipsoide de Clarke con un semieje mayor de 6.378.206,4 my un semieje menor de 6.356.583,8 metros.

La precisión histórica variable del elipsoide

¿La Tierra es Redonda? La Tierra sobresale más en el ecuador que en los polos unos 70.000 pies.

Y desde principios del siglo XIX, las dimensiones del elipsoide se han calculado al menos 20 veces diferentes con una precisión considerablemente diferente.

Los primeros intentos de medir el elipsoide utilizaron pequeñas cantidades de datos y no representaban la verdadera forma de la Tierra. En 1880, se adoptó el elipsoide de Clarke como base para sus cálculos de triangulación.

El primer dato geodésico adoptado para los Estados Unidos se basó en el elipsoide de Clarke con su punto de partida en Kansas conocido como Meades Ranch.

Un dato con muchas versiones y abreviaturas

Desde 1986, los geodestas han realizado varias actualizaciones de NAD83. En realidad, debido a estos cambios, existe más de una versión de NAD83. Por ejemplo, el Servicio Geodésico Nacional ha ajustado el datum NAD83 cuatro veces desde la estimación del datum geodésico original en 1986.

Dato	Descripción
NAD83 (1986)	Esta versión estaba destinada a ser geocéntrica y usaba el elipsoide GRS80.
NAD83 (1991, HARN, HPGN)	La Red de referencia de alta precisión (HARN) y la Red geodésica de alta precisión reelaboraron los datos geodésicos de 1986 a 1997.
NAD83 (CORS96)	Las Estaciones de Referencia de Operación Continua (CORS) están compuestas por receptores del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) que operan permanentemente.
NAD83 (CSRS, CACS)	Sistema Canadiense de Referencia Espacial y Sistema Canadiense de Control Activo con procesamiento GPS.
NAD83 (NSRS 2007, 2011)	Sistema Nacional de Referencia Espacial y estándar topográfico actual utilizando ubicaciones ajustadas multianuales basadas en GNSS del CORS.

La importancia de las transformaciones de datum

Triangulación de la isla Kodiak en Alaska en 1929.

Las coordenadas de los puntos de referencia de referencia suelen ser diferentes entre los datos de referencia geodésicos. Por ejemplo, la ubicación de latitud y longitud en un datum NAD27 difiere del mismo punto de referencia en NAD83 o WGS84. Esta diferencia se conoce como cambio de datum .

Dependiendo de dónde se encuentre en América del Norte, NAD27 y NAD83 pueden diferir en decenas de metros para la precisión horizontal. La corrección promedio entre NAD27 y NAD83 es un promedio de 0.349 hacia el norte y 1.822 hacia el este.

Es importante tener en cuenta que la ubicación física no ha cambiado. Para ser claros, la mayoría de los monumentos no se han movido. Los cambios de datum ocurren porque las mediciones topográficas mejoran. Además, sucede cuando hay más de ellos y cambian los métodos de geodesia. Esto da como resultado datos geodésicos más precisos con el tiempo. Los datums horizontales que forman la base de las coordenadas de todas las posiciones horizontales en América del Norte mejoran.

Debido a que los mapas se crearon en diferentes datums geodésicos a lo largo de la historia, las transformaciones de datum a menudo son necesarias. Especialmente, esto es cierto cuando se utilizan datos históricos. Por ejemplo, los mapas topográficos del USGS generalmente se publicaban utilizando un datum NAD27. Deberá aplicar una transformación de datum cuando trabaje con datos NAD83.

¿Cuándo necesitamos transformaciones de datum?

Las transformaciones de datum son necesarias entre NAD27 y NAD83 para una mayor precisión.

Una transformación de coordenadas es una conversión de un sistema de coordenadas no proyectadas a un sistema de coordenadas. Una transformación de coordenadas se realiza a través de una serie de ecuaciones matemáticas.

El datum geodésico es una parte integral de las proyecciones. Hacemos referencia a todas las coordenadas a un datum. Un dato describe la forma de la Tierra en términos matemáticos. Un datum define el radio, el aplanamiento inverso, el semieje mayor y el semieje menor de un elipsoide. El datum norteamericano de 1983 (NAD 83) es el datum horizontal o geométrico de los Estados Unidos. Proporciona latitud y longitud y cierta información de altura.

Desafortunadamente, NAD 83 no es el único dato que encontrará. Antes del dato actual, los cartógrafos creaban mapas utilizando diferentes puntos de partida. E incluso hoy en día, la gente continúa cambiando los datos geodésicos en un esfuerzo por hacerlos más precisos. Un problema común es cuando se almacenan diferentes ubicaciones de coordenadas en diferentes sistemas de referencia. Al combinar datos de diferentes usuarios o eras, es importante transformar toda la información en datums geodésicos comunes.

Los sistemas de coordenadas proyectadas se basan en coordenadas geográficas, que a su vez están referenciadas a un datum. Por ejemplo, los sistemas de coordenadas State Plane pueden hacer referencia a los datos geodésicos NAD83 o NAD27.

Dato NAD27 vs Dato NAD83

El dato NAD27 se basó en el elipsoide de Clarke de 1866:

Semieje mayor	6.378.206,4 m
Eje semi-menor	6.356.583,8 m
aplanamiento inverso	294.98

El datum NAD83 se basó en el elipsoide del Sistema de Referencia Geodésico (GRS80):

Semieje mayor	6.378.137,0 m
Eje semi-menor	6.356.752,3 m
aplanamiento inverso	298.26

Cuando transforma las coordenadas geográficas NAD83 y NAD27 en coordenadas proyectadas del plano estatal, es el mismo método de proyección. Sin embargo, debido a que los datos geodésicos eran diferentes, las coordenadas proyectadas resultantes también serán diferentes. En este caso, es necesaria una transformación de datum.

Para cualquier tipo de trabajo donde las coordenadas deban ser consistentes entre sí, debe usar el mismo datum geodésico. Si está marcando límites de propiedades o terrenos, o construyendo caminos o planificando escenarios de inundaciones costeras, debe conocer y utilizar los datos geodésicos correctos.

LEER MÁS: Transformaciones de datum Conversión de coordenadas de NAD27 a NAD83

Referencias

Crédito de la imagen: NADCON North American Datum Conversion Utility

¿Google Maps usa NAD83?

Para las estaciones de radio FM y LPFM, la FCC usa un sistema de coordenadas más antiguo llamado NAD27, mientras que la mayoría de las coordenadas, incluidas las coordenadas de Google Maps, usan el sistema NAD83 más nuevo.

¿Dónde se encuentra NAD83?

NAD83 es un dato geocéntrico (referenciado al centro de masa de la Tierra) desplazado unos 2 metros.

¿Qué es el dato NAD83?

El Datum de América del Norte de 1983 (NAD 83) es el datum de control horizontal y geométrico para los Estados Unidos, Canadá, México y América Central. NAD 83 se publicó en 1986. Los ajustes estado por estado se completaron en la década de 1990, un esfuerzo denominado Red de referencia de alta precisión (HARN).