Transformieren von Coverages zwischen NAD27 und NAD83

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

Gültige Datumsnamen

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.: [phone]

Fax: [phone]

www.esricanada.com

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