Zur Übernahme des North American Datum (NAD) von 1983 ist es erforderlich, dass Sie Ihre Kartendaten in einem Koordinatensystem, das auf NAD83 basiert, speichern und verwenden. Viele Anwender haben jedoch ihre ursprünglichen Daten-Layer mit NAD27 automatisiert und verwenden diese weiterhin, da einige Quelldaten aus Karten erfasst werden, die auf NAD27 basieren.
Aufgrund der Unterschiede bei der Methode zum Definieren jedes Datums sowie aufgrund von Abweichungen bei der Verzerrung kann die Beziehung zwischen dem NAD27- und dem NAD83-Datum nicht für jede Position durch eine einzige mathematische Gleichung definiert werden. Es sind eine ganze Reihe von Methoden zur Ausführung der Datumsanpassung vorgeschlagen worden. Die derzeit anerkannte Methode ist ein Ansatz mit Fehlermittlung und Rubbersheeting. Ein regelmäßiges Raster von Passpunkten, deren Datumsverschiebungen bekannt sind, wird zum Abschätzen der Verschiebung an anderen Positionen verwendet.
Zwei dieser Methoden für eine Transformation zwischen NAD27 und NAD83 sind von den USA und Kanada für die Verwendung im jeweiligen Land entwickelt worden.
US-amerikanische Methode (NADCON)
NADCON (Abkürzung für North American Datum Conversion) ist ein Programm zur Datumstransformation, das vom U.S. National Geodetic Survey (NGS) erstellt wurde. Es ist für die USA, Puerto Rico und die Jungferninseln geeignet, jedoch nur für eine Konvertierung zwischen NAD27, NAD83, der HPGN-Anpassung (High Precision GPS Network) von NAD83 und ausgewählten lokalen Inseldatumsangaben, die nachfolgend erläutert werden. Es ist im Werkzeug "Projizieren" implementiert worden. Eine minimale, von der Krümmung abgeleitete Oberfläche, die auf dem National Geodetic Reference System basiert, bestimmt die Transformation von Punkten und weist eine ungefähre Genauigkeit von 0,15 bis 0,5 Meter auf. NADCON ist der anerkannte nationale Standard, der die schnellste, einfachste und genaueste Datumstransformation für die Kartenerstellung bei Maßstäben von 1:200 und kleiner bietet.
Um Datumsangaben zu transformieren, geben Sie verschiedene Eingabe- und Ausgabedaten mit dem Unterbefehl DATUM in einer Projektionsdatei an. Mit der folgenden Projektionsdatei wird ein NAD27-Dataset in ein NAD83-Dataset konvertiert:
INPUT PROJECTION STATEPLANE UNITS FEET ZONE 3426 DATUM NAD27 NADCON PARAMETERS OUTPUT PROJECTION STATEPLANE UNITS METERS ZONE 3426 DATUM NAD83 NADCON PARAMETERS END
Die folgenden Schlüsselwörter (und die zugehörige regionale Abdeckung) sind gültige Datumsnamen, wenn die NADCON-Methode für die Datumstransformation verwendet wird.
| Schlüsselwort | Region | Breitengrad | Längengrad |
|---|---|---|---|
| NAD27 | Festland der USA | 20 bis 50 | -63 bis -131 |
| Alaska | 46 bis 77 | -128 bis 166 | |
| Puerto Rico und Jungferninseln | 17 bis 19 | -64 bis -68 | |
| OLD_HAWAIIAN | Hawaii | 18 bis 23 | -154 bis -161 |
| ALASKAN_ISLAND | St. George | 56 bis 57 | -169 bis -171 |
| St. Lawrence | 62 bis 64 | -168 bis -172 | |
| St. Paul | 57 bis 58 | -169 bis -171 | |
| NAD83 | Umfasst alle oben aufgelisteten Gebiete | ||
| HPGN | Liste unterstützter Bundesstaaten in Genauigkeit und Unsicherheit |
Verwenden Sie die Schlüsselwörter OLD_HAWAIIAN and ALASKAN_ISLAND, um eine Transformation alter Inseldatumsangaben in NAD83 vorzunehmen. Wenn die Daten bereits in NAD27 vorliegen, verwenden Sie diese Optionen nicht. NAD27 wurde auf Hawaii oder auf den Alaskan Islands nicht offiziell verwendet. Eine Konvertierung zwischen Old Hawaiian oder Alaskan Island und NAD27 ist nicht möglich, da NADCON nicht über die erforderlichen Informationen verfügt. Für die State-Plane-Projektion können Sie die Datumschlüsselwörter OLD_HAWAIIAN oder ALASKAN_ISLAND nicht verwenden. Wenn Sie in oder aus State Plane konvertieren, verwenden Sie stattdessen das Schlüsselwort NAD27. Es folgt ein Beispiel. Die Eingabedaten basieren eigentlich auf dem Datum "Old Hawaiian".
input projection stateplane units meters datum nad27 fipszone 5102 parameters output projection state units meters fipszone 5102 datum nad83 parameters end
Genauigkeit und Unsicherheit
Es folgt die Übersetzung einer Aussage, die den Hinweisen zur Freigabe von NADCON, Version 2.1, vom Oktober 1993 entnommen ist:
"Die Genauigkeit der Transformation sollte mit einiger Vorsicht betrachtet werden. Mit einer Zuverlässigkeit von 67 Prozent weist diese Methode eine Unsicherheit von etwa 0,15 m innerhalb der USA (ohne Alaska und Hawaii), eine Unsicherheit von 0,50 m innerhalb von Alaska, eine Unsicherheit von 0,20 m innerhalb von Hawaii und eine Unsicherheit von 0,50 m innerhalb von Puerto Rico und den Jungferninseln auf. In Gebieten mit nur spärlichen geodätischen Daten können mit NADCON weniger genaue Ergebnisse erzielt werden, wobei die Unsicherheit jedoch nur selten 1,0 m überschreitet. Transformationen zwischen NAD83 und den Staaten/Regionen mit HARN (High Accuracy Reference Networks) weisen eine Unsicherheit von etwa 0,05 m auf. Transformationen zwischen alten Datumsangaben (NAD27, Old Hawaiian, Puerto Rico usw.) und HARN könnten zu einer kombinierten Unsicherheit führen (d. h. NAD27 in HARN entspricht 0,15 m + 0,05 m = 0,20 m). Für grenznahe Auslandsregionen sind die Ergebnisse weniger genau, jedoch überschreitet die Unsicherheit selten 5,0 m. Für weiter entfernte Regionen war NAD27 nicht definiert. Daher handelt es sich bei den mit NADCON berechneten Transformationen um Extrapolationen und es kann keine Genauigkeit angegeben werden.”
Anpassungen einiger Bundesstaaten (HPGN/HARN)
Auf bundesstaatlicher Ebene werden Bemühungen unternommen, das NAD83-Datum für eine größere Genauigkeit anzupassen, indem modernste Vermessungstechniken verwendet werden, die zum Zeitpunkt der Entwicklung des NAD83-Datums noch nicht allgemein verfügbar waren. Bei diesen Bemühungen, die unter den Bezeichnungen HARN bzw. HPGN bekannt sind, handelt es sich um ein gemeinschaftliches Projekt des National Geodetic Survey und einzelner Bundesstaaten.
Derzeit sind alle Bundesstaaten neu vermessen worden. Seit September 2000 wurden die Raster für 44 Bundesstaaten und zwei weitere Staatsgebiete veröffentlicht.
Warum können Y-Koordinaten 200 Meter zu groß erscheinen?
Beinahe alle veröffentlichten Aussagen zum Ausmaß der Verschiebung zwischen NAD27 und NAD83 betreffen Verschiebungen, die an nicht projizierten Daten (Längen-/Breitengrad) in Metern vorgenommen wurden. Wenn zwei Datasets in planare Koordinaten (wie UTM oder State Plane) projiziert und die Abweichungen zwischen den Positionen in NAD27 und NAD83 gemessen werden, ist die Y-Koordinate oft etwa 200 Meter größer als erwartet. Der Grund dafür ist die Abweichung zwischen der Größe und dem Ursprung der zwei Sphäroiden, auf die die Daten projiziert werden.
Dies können Sie selber feststellen, indem Sie ein Coverage eines einzelnen Arcs erstellen, der entlang eines Meridians vom Äquator zu Ihrem Interessenspunkt (POI) in den USA (außer Alaska und Hawaii) verläuft. Standardmäßig wird er auf dem Ellipsoid "Clarke 1866" erstellt. Projizieren Sie ihn nun, und ändern Sie das Datum in NAD83. Der Arc sollte jetzt etwa 200 Meter länger sein.
Kanadische Methode (CNT)
Das kanadische Standardprogramm für die Transformation zwischen NAD27 und NAD83 wurde vom Canadian Geodetic Survey entwickelt. Es ist in Kanada als National Transformation bekannt und wird in diesem Dokument und der Software als Canadian National Transformation (CNT) bezeichnet.
Die Canadian National Transformation liegt in 74 Prozent der Fälle innerhalb von 0,01 Meter der tatsächlichen Abweichung und in 93 Prozent der Fälle innerhalb von 0,5 Meter.
Wenn Sie Fragen dazu haben, wie Sie eine zuverlässigere Transformation in größeren städtischen Gebieten oder anderen Ballungsgebieten erzielen, wenden Sie sich an Esri Canada.
Esri Canada
12 Concorde Place
Suite 900
Toronto, Ontario M3C 3R8
KANADA
Tel.: +416-441-6035
Fax: +416-441-6838
Mit der folgenden Projektionsdatei wird ein NAD27-Dataset in ein NAD83-Dataset für Kanada konvertiert:
INPUT PROJECTION UTM UNITS METERS DATUM NAD27 CNT ZONE 15 PARAMETERS OUTPUT PROJECTION UTM UNITS METERS DATUM NAD83 CNT ZONE 15 PARAMETERS END