El datum norteamericano ( NAD ) es el datum horizontal que ahora se utiliza para definir la red geodésica en América del Norte. Un datum es una descripción formal de la forma de la Tierra junto con un punto de "ancla" para el sistema de coordenadas. En topografía , cartografía y planificación del uso de la tierra , se utilizan dos Datum norteamericanos para realizar mediciones laterales u "horizontales": el Datum norteamericano de 1927 (NAD 27) y el Datum norteamericano de 1983 (NAD 83). Ambos son sistemas de referencia geodésicos basados en suposiciones y mediciones ligeramente diferentes.
Las mediciones verticales, basadas en distancias por encima o por debajo de la marea alta media (MHW), se calculan utilizando el datum vertical de América del Norte de 1988 (NAVD 88). [1]
NAD 83, junto con NAVD 88, será reemplazado por un nuevo marco de referencia geométrico y datum geopotencial basado en GPS y modelo geoide gravimétrico en 2022 . [2]
En 1901, el Servicio Geodésico y Costero de los Estados Unidos adoptó un datum horizontal nacional llamado Datum estándar de los Estados Unidos, basado en el elipsoide de Clarke de 1866. Se ajustó a datos recopilados previamente para datums regionales, que en ese momento habían comenzado a superponerse. En 1913, Canadá y México adoptaron ese datum, por lo que también pasó a llamarse Datum norteamericano. [3] [4]
A medida que se recogieron más datos, aparecieron discrepancias, por lo que el dato se volvió a calcular en 1927, utilizando el mismo esferoide y origen que su predecesor.
El datum norteamericano de 1927 (NAD 27) se basó en estudios de todo el continente desde un punto de referencia común que se eligió en 1901, porque estaba lo más cerca posible del centro de los Estados Unidos contiguos que se podía calcular: se basó en una estación de triangulación en la unión del arco de triangulación transcontinental de 1899 en el paralelo 39 norte y el arco de triangulación a lo largo del meridiano 98 oeste que estaba cerca del centro geográfico de los Estados Unidos contiguos .[5] [6] [7] [8] El dato declara que la estación de triangulación Meades Ranch en el condado de Osborne, Kansas, está a 39°13′26.686″ de latitud norte y 98°32′30.506″ de longitud oeste. [9] NAD 27 se orienta declarando que el acimut desde Meades Ranch hasta la estación Waldo (también en el condado de Osborne, aproximadamente a 4,5 millas (7,2 km) al noroeste de Waldo, condado de Russell ) [10] es 255°28′14,52″ desde el norte . La latitud y longitud de todos los demás puntos de América del Norte se basan entonces en su distancia y dirección desde Meades Ranch: si un punto estaba a X metros en acimut y Y grados desde Meades Ranch, medido en el elipsoide Clarke de 1866, entonces su latitud y longitud en ese elipsoide estaban definidas y podían calcularse.
Estas son las dimensiones que definen a NAD 27, pero Clarke en realidad definió su esferoide de 1866 como a = 20.926.062 pies británicos, b = 20.855.121 pies británicos. La conversión a metros utiliza la relación de 1865 pulgadas-metro de Clarke de 39,370432. La longitud de un pie o un metro en ese momento prácticamente no podía compararse a más de aproximadamente 0,02 mm. [11]
La mayoría de los mapas topográficos del USGS se publicaron en NAD 27 y muchos proyectos importantes del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos y otras agencias se definieron en NAD 27, por lo que el datum sigue siendo importante, a pesar de que hay disponibles datums más refinados.
Debido a que la Tierra se desvía significativamente de un elipsoide perfecto , el elipsoide que mejor se aproxima a su forma varía región por región en todo el mundo. Clarke 1866, y con él el Datum norteamericano de 1927, fueron examinados para que se adaptaran mejor a América del Norte en su conjunto. Del mismo modo, históricamente, la mayoría de las regiones del mundo utilizaron elipsoides medidos localmente para adaptarse mejor a los caprichos de la forma de la Tierra en sus respectivas ubicaciones. Si bien garantiza la mayor precisión a nivel local, esta práctica dificulta la integración y difusión de información entre regiones.
A medida que la geodesia por satélite y la tecnología de teledetección alcanzaron una alta precisión y estuvieron disponibles para aplicaciones civiles , se hizo factible adquirir información referida a un único elipsoide global. Esto se debe a que los satélites tratan naturalmente a la Tierra como un cuerpo monolítico. Por lo tanto, el elipsoide GRS 80 se desarrolló para aproximarse mejor a la Tierra en su conjunto y se convirtió en la base del Datum norteamericano de 1983. Aunque GRS 80 y su pariente cercano, WGS 84 , generalmente no son la mejor opción para un determinado región, la necesidad de lograr el ajuste más exacto se evapora en gran medida cuando una encuesta global se combina con computadoras, bases de datos y software capaces de compensar las condiciones locales.
Un punto que tiene una latitud y longitud determinadas en NAD 27 puede estar desplazado del orden de muchas decenas de metros desde otro punto que tiene la misma latitud y longitud en NAD 83, por lo que es importante especificar el dato junto con las coordenadas. El Datum norteamericano de 1927 se define por la latitud y longitud de un punto inicial ( Estación de Triangulación Meades Ranch en Kansas), la dirección de una línea entre este punto y un segundo punto específico, y dos dimensiones que definen el esferoide. El Datum norteamericano de 1983 se basa en un esferoide definido más reciente (GRS 80); es un dato centrado en la Tierra (o " geocéntrico ") que no tiene punto ni dirección inicial.
NOAA proporciona un convertidor entre los dos sistemas. [12] El impacto práctico es que si utiliza un dispositivo GPS moderno configurado para funcionar en NAD 83 o WGS 84 para navegar a las coordenadas NAD 27 (como desde un mapa topográfico) cerca de Seattle , estaría desviado unos 95 metros (no lo suficientemente al oeste), y estarías a unos 47 metros cerca de Miami (no lo suficientemente lejos al norte-noreste), mientras que estarías mucho más cerca de puntos cerca de Chicago .
La definición de NAD 83 (1986) se basa en el esferoide GRS 80, al igual que WGS 84, por lo que muchas publicaciones más antiguas no indican ninguna diferencia. Posteriormente, WGS 84 cambió a un esferoide ligeramente menos aplanado . Este cambio en el aplanamiento es de aproximadamente 0,1 mm, una diferencia tan pequeña que los programas computacionales a menudo no distinguen entre los dos elipsoides. [13] Sin embargo, debido a las diferencias en cómo están centrados y orientados los elipsoides de referencia, las coordenadas en los dos puntos de referencia difieren entre sí en cantidades del orden de un metro en gran parte de los Estados Unidos. Cada dato ha sido perfeccionado con mediciones más precisas y posteriores. Una diferencia bien conocida es la ubicación del centro de la Tierra, donde los dos sistemas difieren en aproximadamente 2,2 metros (7,2 pies). [14]
Además, se define que NAD 83 permanecerá constante en el tiempo para puntos de la Placa de América del Norte , mientras que WGS 84 se define con respecto al promedio de estaciones en todo el mundo. Por tanto, los dos sistemas naturalmente divergen con el tiempo. En gran parte de Estados Unidos la tasa relativa es del orden de 1 a 2 cm por año. Hawaii y las partes costeras del centro y sur de California al oeste de la falla de San Andrés no están en la placa de América del Norte, por lo que su tasa de divergencia difiere.
El Sistema Nacional de Referencia Espacial de los Estados Unidos NAD 83 (2011/MA11/PA11), época 2010.00, es un refinamiento del datum NAD 83 que utiliza datos de una red de receptores GPS muy precisos en Estaciones de referencia en funcionamiento continuo (CORS). El NAD 83(2011) describe la placa principal de América del Norte, mientras que las soluciones MA11 y PA11 son para la placa de las Marianas y la placa del Pacífico respectivamente. [15]
Para mejorar el Sistema Nacional de Referencia Espacial, NAD 83, junto con el Datum Vertical Norteamericano de 1988 (NAVD 88), será reemplazado por un nuevo marco de referencia geométrico y datum geopotencial basado en GNSS y modelo geoide gravimétrico en 2022 . [2]
Los nuevos marcos de referencia se basarán principalmente en Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS), como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), así como en un modelo de geoide gravimétrico resultante del programa Gravity for the Redefinition of the American Vertical Datum (GRAV-D). ) Proyecto.
Se pretende que estos nuevos marcos de referencia sean más fáciles de acceder y mantener que NAD 83 y NAVD 88, que se basan en marcas topográficas físicas que se deterioran con el tiempo. [2]