بيانات أمريكا الشمالية
| الجيوديسيا |
|---|
 |
إن نقطة البيانات لأمريكا الشمالية ( NAD ) هي نقطة البيانات الأفقية المستخدمة الآن لتحديد الشبكة الجيوديسية في أمريكا الشمالية. نقطة البيانات هي وصف رسمي لشكل الأرض إلى جانب نقطة "ارتساء" لنظام الإحداثيات. في المسح ورسم الخرائط وتخطيط استخدام الأراضي ، يتم استخدام نقطتي بيانات لأمريكا الشمالية لإجراء قياسات جانبية أو "أفقية": نقطة البيانات لأمريكا الشمالية لعام 1927 (NAD 27) ونقطة البيانات لأمريكا الشمالية لعام 1983 (NAD 83). وكلاهما عبارة عن أنظمة مرجعية جيوديسية تعتمد على افتراضات وقياسات مختلفة قليلاً.
يتم حساب القياسات الرأسية، استنادًا إلى المسافات فوق أو تحت متوسط ارتفاع المياه (MHW)، باستخدام البيانات الرأسية لأمريكا الشمالية لعام 1988 (NAVD 88). [1]
من المقرر استبدال NAD 83، إلى جانب NAVD 88، بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الجديد - ونموذج الجيود الثقالي - بإطار مرجعي هندسي ومرجع جيوفيزيائي جديد، ربما في عام 2025. [2]
أول بيانات لأمريكا الشمالية لعام 1901
في عام 1901، اعتمدت هيئة المسح الساحلي والجيوديسي للولايات المتحدة مرجعًا أفقيًا وطنيًا يُسمى المرجع القياسي للولايات المتحدة، استنادًا إلى مجسم كلارك الإهليلجي لعام 1866. وقد تم تركيبه على البيانات التي تم جمعها سابقًا لمراجع إقليمية، والتي بدأت تتداخل بحلول ذلك الوقت. في عام 1913، اعتمدت كندا والمكسيك هذا المرجع، لذلك تمت إعادة تسميته أيضًا بالمرجع الأمريكي الشمالي. [3] [4]
بيانات أمريكا الشمالية لعام 1927
ومع جمع المزيد من البيانات، ظهرت التناقضات، لذلك أعيد حساب البيانات في عام 1927، باستخدام نفس الشكل الكروي والأصل مثل سابقتها.
استندت نقطة مرجعية أمريكا الشمالية لعام 1927 (NAD 27) إلى مسوحات القارة بأكملها من نقطة مرجعية مشتركة تم اختيارها في عام 1901، لأنها كانت قريبة من مركز الولايات المتحدة المتجاورة بقدر ما يمكن حسابه: واستندت إلى محطة مثلثات عند تقاطع قوس المثلثات عبر القارات لعام 1899 على خط العرض 39 درجة شمالًا وقوس المثلثات على طول خط الطول 98 درجة غربًا والذي كان بالقرب من المركز الجغرافي للولايات المتحدة المتجاورة . [5] [6] [7] [8] تعلن نقطة المرجع أن محطة مثلثات ميدز رانش في مقاطعة أوزبورن بولاية كانساس تقع عند خط عرض 39°13′26.686″ شمالًا وخط طول 98°32′30.506″ غربًا. [9] يتم توجيه NAD 27 من خلال إعلان السمت من Meades Ranch إلى Waldo Station (أيضًا في مقاطعة Osborne، على بعد حوالي 4.5 ميل (7.2 كم) شمال غرب Waldo، مقاطعة Russell ) [10] ليكون 255°28′14.52″ من الشمال. يعتمد خط العرض وخط الطول لكل نقطة أخرى في أمريكا الشمالية بعد ذلك على المسافة والاتجاه من Meades Ranch: إذا كانت النقطة X أمتار في السمت Y درجات من Meades Ranch، مقاسة على Clarke Ellipsoid لعام 1866، فسيتم تحديد خط العرض وخط الطول على هذا القطع الناقص ويمكن حسابهما.
| القطع الناقص | المحور شبه الرئيسي (حسب التعريف) |
المحور شبه الثانوي (حسب التعريف) |
التسوية العكسية (محسوبة) |
|---|---|---|---|
| كلارك 1866 | 6,378,206.4 متر | 6,356,583.8 متر | 294.978698214 |
هذه هي الأبعاد المحددة لـ NAD 27، لكن كلارك حدد في الواقع الشكل الكروي الذي صممه عام 1866 على أنه أ = 20,926,062 قدمًا بريطانيًا، ب = 20,855,121 قدمًا بريطانيًا. يستخدم التحويل إلى الأمتار نسبة بوصة إلى متر التي وضعها كلارك عام 1865 وهي 39.370432. لم يكن من الممكن عمليًا قياس طول القدم أو المتر في ذلك الوقت بما يتجاوز حوالي 0.02 مم. [11]
تم نشر معظم الخرائط الطبوغرافية التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية في NAD 27 وتم تعريف العديد من المشاريع الكبرى التي قام بها سلاح المهندسين بالجيش الأمريكي والوكالات الأخرى في NAD 27، وبالتالي تظل البيانات مهمة، على الرغم من توفر بيانات أكثر دقة.
بيانات أمريكا الشمالية لعام 1983
نظرًا لأن الأرض تنحرف بشكل كبير عن شكل القطع الناقص المثالي ، فإن الشكل الناقص الذي يقترب بشكل أفضل من شكل الأرض يختلف من منطقة إلى أخرى في جميع أنحاء العالم. تم مسح كلارك 1866، وبيانات أمريكا الشمالية لعام 1927 معه، ليكونا الأنسب لأمريكا الشمالية ككل. وبالمثل، تاريخيًا، استخدمت معظم مناطق العالم القطع الناقص المقاس محليًا ليكون الأنسب لتقلبات شكل الأرض في مواقعها الخاصة. وفي حين تضمن هذه الممارسة أقصى قدر من الدقة محليًا، فإنها تجعل دمج المعلومات ونشرها عبر المناطق أمرًا صعبًا.
مع وصول تقنية المساحة الفضائية والاستشعار عن بعد إلى درجة عالية من الدقة وإتاحتها للتطبيقات المدنية ، أصبح من الممكن الحصول على معلومات تتعلق بمجسم بيضاوي عالمي واحد. وذلك لأن الأقمار الصناعية تتعامل بشكل طبيعي مع الأرض كجسم مترابط. لذلك، تم تطوير مجسم GRS 80 البيضاوي لتقريب الأرض ككل على أفضل وجه، وأصبح الأساس لبيانات أمريكا الشمالية لعام 1983. على الرغم من أن GRS 80 وقريبه القريب، WGS 84 ، ليسا بشكل عام الأفضل ملاءمة لأي منطقة معينة، إلا أن الحاجة إلى أقرب ملاءمة تتبخر إلى حد كبير عندما يتم الجمع بين المسح العالمي وأجهزة الكمبيوتر وقواعد البيانات والبرامج القادرة على التعويض عن الظروف المحلية.
| القطع الناقص | المحور شبه الرئيسي (حسب التعريف) |
المحور شبه الثانوي (حسب التعريف) |
التسوية العكسية (محسوبة) |
|---|---|---|---|
| جى ار اس 80 | 6,378,137 م | 6,356,752.3141 متر | 298.257222101 |
مقارنة NAD 27 مع NAD 83
قد يتم إزاحة نقطة لها خط عرض وخط طول معينين في NAD 27 بمقدار عشرات الأمتار من نقطة أخرى لها نفس خط العرض وخط الطول في NAD 83، لذلك من المهم تحديد البيانات مع الإحداثيات. يتم تعريف بيانات أمريكا الشمالية لعام 1927 من خلال خط العرض وخط الطول لنقطة أولية ( محطة مثلثات ميدز رانش في كانساس)، واتجاه خط بين هذه النقطة ونقطة ثانية محددة، وبعدين يحددان الشكل الكروي. تعتمد بيانات أمريكا الشمالية لعام 1983 على شكل كروي محدد أحدث (GRS 80)؛ وهي بيانات مركزها الأرض (أو " مركز الأرض ") ليس لها نقطة أولية أو اتجاه أولي.
توفر NOAA محولًا بين النظامين. [12] التأثير العملي هو أنه إذا كنت تستخدم جهاز GPS حديثًا تم ضبطه للعمل في NAD 83 أو WGS 84 للتنقل إلى إحداثيات NAD 27 (كما هو الحال من خريطة طبوغرافية) بالقرب من سياتل ، فسوف تكون بعيدًا بحوالي 95 مترًا (ليس بعيدًا بما يكفي إلى الغرب)، وستكون بعيدًا بحوالي 47 مترًا بالقرب من ميامي (ليس بعيدًا بما يكفي إلى الشمال الشرقي)، بينما ستكون أقرب كثيرًا بالنسبة للنقاط القريبة من شيكاغو .
مقارنة NAD 83 بـ WGS 84
يعتمد تعريف NAD 83 (1986) على الشكل الكروي GRS 80، كما كان WGS 84، لذا فإن العديد من المنشورات القديمة لا تشير إلى أي فرق. تغير WGS 84 لاحقًا إلى شكل كروي أقل تسطيحًا قليلاً . يبلغ هذا التغيير في التسطح حوالي 0.1 مم، وهو فرق صغير جدًا لدرجة أن البرامج الحسابية غالبًا لا تميز بين الشكلين الإهليلجيين. [13] ومع ذلك، نظرًا للاختلافات في كيفية تركيز الشكلين الإهليلجيين المرجعيين وتوجيههما، تختلف الإحداثيات في المرجعين عن بعضهما البعض بمقدار يصل إلى متر واحد على مساحة كبيرة من الولايات المتحدة. خضع كل مرجع لتحسينات بقياسات أكثر دقة وأحدث. أحد الاختلافات المعروفة هو وضع مركز الأرض، حيث يختلف النظامان بحوالي 2.2 متر (7.2 قدم). [14]
بالإضافة إلى ذلك، تم تعريف NAD 83 بحيث يظل ثابتًا بمرور الوقت بالنسبة للنقاط الموجودة على الصفيحة الأمريكية الشمالية ، بينما تم تعريف WGS 84 فيما يتعلق بمتوسط المحطات في جميع أنحاء العالم. وبالتالي، يتباعد النظامان بشكل طبيعي بمرور الوقت. بالنسبة لمعظم الولايات المتحدة، يكون المعدل النسبي في حدود 1 إلى 2 سم سنويًا. هاواي والأجزاء الساحلية من وسط وجنوب كاليفورنيا غرب صدع سان أندرياس ليست على الصفيحة الأمريكية الشمالية، لذا يختلف معدل تباعدها.
التنفيذ الحالي لـ NAD 83
نظام المرجع المكاني الوطني للولايات المتحدة NAD 83(2011/MA11/PA11) epoch 2010.00، هو تحسين لبيانات NAD 83 باستخدام بيانات من شبكة من أجهزة استقبال GPS الدقيقة للغاية في محطات مرجعية تعمل باستمرار (CORS). يصف NAD 83(2011) الصفيحة الرئيسية لأمريكا الشمالية، في حين أن حلول MA11 وPA11 مخصصة لصفيحة ماريانا وصفيحة المحيط الهادئ على التوالي. [15]
تاريخ جديد لعام 2022
لتحسين نظام المرجع المكاني الوطني، من المقرر استبدال NAD 83، إلى جانب البيانات العمودية لأمريكا الشمالية لعام 1988 (NAVD 88)، بإطار مرجعي هندسي جديد وبيانات جهد جغرافي تعتمد على أنظمة الملاحة العالمية عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ونموذج جيود الجاذبية الجديد، ربما في عامي 2024-2025 . [2] نموذج جيود الجاذبية الجديد هو نتاج مشروع الجاذبية لإعادة تعريف البيانات العمودية الأمريكية (GRAV-D).
تهدف إطارات المرجع الجديدة هذه إلى أن تكون أسهل في الوصول إليها وصيانتها من إطارات NAD 83 وNAVD 88، والتي تعتمد على علامات المسح المادية التي تتدهور بمرور الوقت. [2]
انظر أيضا
مراجع
- ^ البيانات العمودية لأمريكا الشمالية لعام 1988 (NAVD 88)، في هيئة المسح الجيوديسي الوطنية
- ^ abc بيانات جديدة: استبدال NAVD 88 وNAD 83
- ^ شالويتز، نشرة مهندسي الميدان التابعة لـ USC&GS، ديسمبر 1938
- ^ كريج، سيندي (أكتوبر 2013) "حيث تلتقي النظرية بالتطبيق: معيار الولايات المتحدة" مجلة المساحة المهنية فريدريك، ماريلاند
- ^ المسح الساحلي والجيوديسي للولايات المتحدة، "المثلثات في كانساس" [ رابط ميت دائم ] ، النشر الخاص رقم 70 (1921)
- ^ نشرة المجلس القومي للبحوث، الأعداد 77-80، ص 230
- ^ فان زاندت، حدود الولايات المتحدة والعديد من الولايات، ص 265
- ^ والتر إتش. شوي، "كانساس والبيانات الجيوديسية لأمريكا الشمالية"، معاملات أكاديمية كانساس للعلوم 51 (1948) 117-124، www.jstor.org
- ^ بيانات NGS
- ^ والدو
- ^ Cardarelli, Francois Encyclopædia of scientific units, weights, and measurements: their SI equivalences and origins , Springer-Verlag London Limited 2003, ISBN 1-85233-682-X , ص. 5، الجدول 2.1، بيانات من Giacomo, P., Du platine a la lumiere , Bull. Bur. Nat. Metrologie, 102 (1995) 5–14.
- ^ محول NOAA's NAD 27 مقابل NAD 83
- ^ "ما هو الفرق بين WGS84 وNAD83؟" (PDF) .
- ^ "كيفية الانتقال إلى نظام الإحداثيات الوطنية للولايات المتحدة 2022 دون التخلف عن الركب" (PDF) .
- ^ "NA2011".
روابط خارجية
- شبكة CORS النشطة لإحداثيات NOAA-NGS - أرشيف 15 مايو 2013 على موقع Wayback Machine - شرح لعصر NAD 83(2011/MA11/PA11) 2010.00
- شبكة إحداثيات NOAA-NGS السلبية - شرح لأحدث تعديل للشبكة السلبية
- NADCON – أداة مساعدة مجانية لنظام التشغيل Microsoft Windows لتحويل NAD 27 إلى NAD 83
- nadcon.prl – أداة مساعدة على الويب لـ NADCON
- NAD 83: ما هو ولماذا يجب أن تهتم به بقلم دان إي. إريكسن، مهندس محترف، شركة هاميت آند إيديسون، مهندسون استشاريون. المؤتمر الوطني لجمعية مهندسي البناء والهندسة المعمارية لعام 1994 ومعرض الإعلام العالمي. محفوظ في 26 يونيو 2011 على موقع واي باك مشين
