El geoide se define como la superficie del campo de gravedad de la Tierra, que es aproximadamente igual que el nivel medio del mar. Es perpendicular a la dirección de la atracción gravitatoria. Dado que la masa de la Tierra no es uniforme en todos los puntos y la dirección de gravedad cambia, la forma del geoide es irregular.
Haga clic en el vínculo siguiente para acceder a un sitio web mantenido por la NOAA, National Oceanographic & Atmospheric Administration (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica). Este sitio web tiene vínculos a imágenes que muestran interpretaciones del geoide bajo América del Norte: http://www.ngs.noaa.gov/GEOID/.
Para simplificar el modelo se han ideado diversos esferoides o elipsoides. Estos términos se utilizan de forma intercambiable. En el resto de este artículo, se utilizará el término “esferoide”.
Un esferoide es una forma de tres dimensiones creada a partir de una elipse de dos dimensiones. La elipse es un óvalo, con un eje mayor (el eje más largo) y un eje menor (el eje más corto). Si se hace girar la elipse, la forma de la figura girada es el esferoide.
El semieje mayor es la mitad de la longitud del eje mayor. El semieje menor es la mitad de la longitud del eje menor.
En el caso de la Tierra, el semieje mayor es el radio desde el centro de la Tierra hasta el ecuador, mientras que el semieje menor es el radio desde el centro de la Tierra hasta el polo.
Un esferoide determinado se distingue de otro por las longitudes de los semiejes mayores y menores. Por ejemplo, compare el esferoide Clarke 1866 con los esferoides GRS 1980 y WGS 1984, sobre la base de las siguientes mediciones (en metros).
| Esferoide | Semieje mayor (m) | Semieje menor (m) |
|---|---|---|
Clarke 1866 | 6378206.4 | 6356583.8 |
GRS80 1980 | 6378137 | 6356752.31414 |
WGS84 1984 | 6378137 | 6356752.31424518 |
Se puede seleccionar un esferoide determinado para su uso en un área geográfica concreta, porque ese esferoide concreto funcione excepcionalmente bien imitando el geoide para esa parte del mundo. En el caso de América del Norte, el esferoide preferido es GRS 1980, en el que se basa el Datum de Norteamérica de 1983 (NAD83).
Un datum se genera encima del esferoide seleccionado y puede incorporar variaciones locales en la elevación. Con el esferoide, la rotación de la elipse crea una superficie totalmente suavizada de todo el mundo. Dado que así no se refleja adecuadamente la realidad, un datum local puede incorporar variaciones locales en la elevación.
El datum y el esferoide subyacentes que se utilizan como referencia para un dataset pueden cambiar los valores de las coordenadas. A continuación se muestra un ejemplo en el que se utiliza la ciudad de Bellingham, Washington. Compare las coordenadas en grados decimales para Bellingham utilizando NAD27, NAD83 y WGS84. Es evidente que, mientras NAD83 y WGS84 expresan coordenadas casi idénticas, NAD27 es bastante diferente, porque los datums y esferoides utilizados expresan de manera diferente la forma subyacente de la Tierra.
| Datum | Longitud | Latitud |
|---|---|---|
NAD 1927 | -122.46690368652 | 48.7440490722656 |
NAD 1983 | -122.46818353793 | 48.7438798543649 |
WGS 1984 | -122.46818353793 | 48.7438798534299 |
La longitud es la medición del ángulo desde el meridiano base en Greenwich, Inglaterra, hasta el centro de la Tierra y, a continuación, hacia el oeste hasta la longitud de Bellingham, Washington. La latitud es la medición del ángulo formado desde el ecuador hasta el centro de la Tierra y, a continuación, hacia el norte hasta la latitud de Bellingham, Washington.
Si la superficie de la Tierra en Bellingham está abultada hacia afuera, las mediciones angulares en grados decimales desde Greenwich y el ecuador serán algo mayores. Si la superficie en Bellingham está deprimida, los ángulos serán algo menores. Se trata de dos ejemplos de cómo cambian las coordenadas en función del datum.