大地基准：NAD 27、NAD 83和WGS84¶

NAD27切换到NAD83（图片来源：NADCON-北美基准转换实用程序）

水平参考基准¶

当你需要准确进入 latitude and longitude coordinates 在GIS中，之一步是给它一个数据。大地基准用坐标唯一地定义了地球上的所有位置。

因为**如果不参考它，您在地球上的哪个位置**？

因为地球是弯曲的，在GIS中我们要处理 flat map projections 我们需要同时容纳世界的曲线和平面视图。在测量和 geodesy 我们用大地基准精确地定义这些特性。

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我们开始用一个 sphere or ellipsoid。随着时间的推移，测量人员收集了大量的表面测量数据，以便更可靠地估计椭球体。

当你把这些测量值结合起来，我们得到**大地基准**。基准精确地指定地球表面的每个位置 latitude and longitude。例如，NAD27、NAD83和WGS84是大地基准。

庞大的调查基准 *** ¶

为了创建大地基准，测量员进行了 a mammoth collection of monument locations 在19世纪后期，测量员在每个参考位置安装了黄铜或铝盘。

每个纪念碑位置都是通过 mathematical techniques like triangulation。

从测量碑的统一 *** 来看，三角测量的结果是 North American Datum of 1927 (NAD 27)。之后，大地测量学发展了更精确的NAD83，我们今天仍然使用它。NAD 27和NAD 83为地球上的纬度和经度位置提供了一个参照系。

测量员现在几乎完全依靠 Global Positioning System (GPS) 确定地球上的位置，并将其纳入现有的大地基准。

例如，NAD27、NAD83和WGS84是北美最常见的大地基准。

什么是1927年北美基准面（NAD27）？¶

米德斯牧场三角测量站，1927年北美基准的基础站

NAD27代表1927年的北美基准。NAD27是对长基线调查的调整。总的来说，它在北美建立了一个标准化水平位置 *** 。更具历史意义 USGS topographic maps 美国陆军工程兵团的项目使用NAD27作为参考系统。

水平基准提供了一个参考框架，作为在球体上特定点放置特定位置的基础。大地测量学使用水平基准作为模型，将球体/椭球体转换为地球上具有纬度和经度线的位置。大地基准是地球上所有水平位置坐标的基础。地球上的所有坐标都参考水平基准。这个 1927年北美基准（NAD27） 是北美主要的三个大地基准之一。

NAD27使用了所有使用最小二乘平差收集的水平大地测量。该基准面采用克拉克椭球面1866年，在堪萨斯州米德牧场具有固定的经纬度。（北纬39°13'26.686〃，西经98°32'30.506〃）

堪萨斯州被选为一个共同的参照点，因为它靠近毗邻的美国的中心。北美每一点的纬度和经度都是根据它的方向、角度和距离米德牧场而定的。任何一个纬度和经度远离这个参考点的点都可以在1866年的克拉克椭球体上测量。

测量员在美国和加拿大收集了大约26000个站点。在每个测站，测量员收集纬度和经度坐标。 NOAA’s National Geodetic Survey used these survey stations and triangulation 形成NAD27基准。

随着时间的推移，车站的数量也在增加。例如，测量员对大约250000个测站进行基准测量。这组水平位置构成了1983年北美基准面（NAD83）的基础。1983年，Nad27数据最终 替换为NAD83。

什么是1983北美基准面（NAD83）？¶

这个 North American Datum of 1983 (NAD 83) 是北美使用的最新数据。它使用参考椭球GRS80提供纬度、经度和一些高度信息。像1983年北美基准（NAD83）这样的大地基准构成了加拿大和美国所有水平位置坐标的基础。

这个 1983年北美基准 （NAD 83）是一个统一的水平或几何基准，是NAD27的继承者，为加拿大和美国提供了空间参考。

NAD83通过使用来自地面和多普勒卫星数据的更敏感的位置集，纠正了距离上NAD27的一些扭曲。NAD83是一个地心基准（参考地球质量中心），偏移约2米。即使在今天，大地测量学也在不断地改进水平大地测量基准。

WGS84：用GPS统一全球椭球体模型¶

直到全球定位系统（GPS）的主流应用，全球椭球体统一模型才被开发出来。全球定位系统（GPS）卫星发射的无线电波能够在大陆和海洋上进行极其精确的地球测量。由于计算能力和GPS技术的增强，全球椭球体模型得以建立。

这导致了全球椭球体模型的发展，如wgs72、grs80和wgs84（当前）。这个 World Geodetic System (WGS84) 是全球定位系统使用的参考坐标系。

由于全球定位系统提供的全球测量数据，我们以前从未能够如此精确地估计椭球体。它由参考椭球体、标准坐标系、高程数据和大地水准面组成。与NAD83类似，它使用地球的中心质量作为坐标原点。误差被认为是小于2厘米的中心质量。

问题：什么是EPSG4326？答：EPSG4326只是使用EPSG识别WGS84的 *** 。这是 spatial reference list。

大地基准：NAD83与NAD27¶

NAD83通过使用来自地面和多普勒卫星数据的更密集的位置集，纠正了距离上NAD27的一些扭曲。大约有250000个台站用于开发NAD83基准。相比之下，NAD27数据中仅使用了26000个。

NAD83质心

其中一个主要区别是，NAD83使用以地球为中心的基准，而不是NAD27中的固定站。所有坐标均参考了堪萨斯米德牧场（北纬39°13'26.686“，西经98°32'30.506”）的NAD27基准。国家大地测量很大程度上依赖多普勒卫星定位地球的质量中心。然而，NAD83并非地心偏移约2米。

1983年的北美基准面是以参考椭球GRS80为基础的，该参考椭球GRS80的物理尺寸大于NAD27的克拉克椭球。GRS80参考椭球体的半长轴为6378137.0米，半短轴为6356752.3米。相比之下，克拉克椭球体的半长轴为6378206.4 m，半短轴为6356583.8 m。

椭球体的不同历史精度¶

地球是圆的吗？ Earth bulges out more at the equator than at the poles by about 70,000 feet.。

自19世纪初以来，椭球体的尺寸至少计算了20个不同的时间，精度有很大的不同。

早期测量椭球体的尝试使用了少量的数据，并不代表地球的真实形状。1880年，克拉克椭球被用作三角测量计算的基础。美国采用的之一个大地测量基准是基于克拉克椭球体，其起点位于堪萨斯州，被称为米德斯牧场。

具有多个版本和缩写的一个基准¶

自1986年以来，大地测量学对NAD83进行了多次更新。实际上，由于这些变化，有多个版本的NAD83。例如，国家大地测量局自1986年进行原始大地基准估计以来，对NAD83基准进行了四次调整。

• NAD83（1986年） ：此版本旨在以地心为中心，使用GRS80椭球体。

• NAD83（1991年，Harn，Hpgn） ：1986-1997年高精度参考网（HARN）和高精度大地网修改了大地基准。

• NAD83（紧身衣96） ：连续运行的参考站（CORS）由永久运行的全球定位系统（GPS）接收器组成。

• NAD83（CSR、CACS） ：加拿大空间参考系统和带GPS处理的加拿大主动控制系统。

• NAD83（NSRS 2007、2011） ：国家空间参考系统和当前的测量标准，使用来自CORS的基于GNSS的多年调整位置。

NAD27切换到NAD83（图片来源：NADCON–北美基准转换实用程序）

数据转换的重要性¶

测量员（NOAA照片库）

基准基准点的坐标在大地基准之间通常是不同的。例如，NAD27基准中的纬度和经度位置不同于NAD83或WGS84中的同一基准。这种差异称为 datum shift

根据您在北美的位置，对于水平精度，NAD27和NAD83可能在数十米内有所不同。 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没有改变。很明显，大多数纪念碑都没有移动。基准面偏移是由于测量结果的改善而产生的。而且，当更多的 *** 和大地测量学 *** 改变时，这种情况也会发生。随着时间的推移，这将导致更精确的大地基准。构成北美所有水平位置坐标基础的水平基准得到了改善。

因为地图是在历史上不同的大地基准上创建的， datum transformations are often necessary。尤其是在使用历史数据时。例如， USGS topographic maps 通常使用NAD27数据发布。使用NAD83数据时需要应用基准转换。

我们何时需要基准转换？¶

基准转换

坐标转换是从非投影坐标系到坐标系的转换。坐标变换是通过一系列数学方程来完成的。

大地基准是投影的组成部分。所有坐标均参照基准。数据用数学术语描述了地球的形状。基准面定义椭球体的半径、反展平、半长轴和半短轴。1983年的北美基准（NAD 83）是美国的水平或几何基准。它提供纬度和经度以及一些高度信息。

不幸的是，NAD83并不是您将遇到的唯一数据。在定义当前基准之前，使用不同的起点创建了许多地图。即使在今天，人们仍在继续改变大地基准，以使其更加精确。一个常见的问题是，不同的坐标位置存储在不同的参考系统中。当组合来自不同用户或ERA的数据时，将所有信息转换为通用的大地基准非常重要。

投影坐标系基于地理坐标，而地理坐标又参照基准。例如， State Plane coordinate systems 可参考NAD83和NAD27大地基准。

NAD27基准与NAD83基准¶

将NAD83和NAD27地理坐标转换为投影状态平面坐标时，使用相同的投影 *** 。但是，由于大地基准面不同，投影坐标也会不同。在这种情况下，需要进行基准转换。

对于坐标必须一致的任何类型的工作，使用相同的大地基准是至关重要的。如果您正在标记财产或土地边界、修建道路或规划沿海淹没情况，则必须了解并使用正确的大地基准。

阅读更多: Datum Transformations – Converting Coordinates from NAD27 to NAD83

来源：开源地理空间基金会中文分会

来源链接：https://www.osgeo.cn/post/1d5b0

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