ระบบพิกัดอ้างอิงอเมริกาเหนือ ( NAD ) คือระบบพิกัดอ้างอิงแนวนอนที่ใช้กำหนดละติจูดและลองจิจูด ( พิกัดแนวนอน ) ในทวีปอเมริกาเหนือ ระบบพิกัดอ้างอิงนี้เป็นคำอธิบายอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับรูปร่างของโลกพร้อมด้วยเครื่องหมายสำรวจที่ทำหน้าที่เป็นจุด "ยึดเหนี่ยว" สำหรับระบบพิกัด ในงานสำรวจการทำแผนที่และการวางแผนการใช้ที่ดินมีระบบพิกัดอ้างอิงอเมริกาเหนือสองระบบที่ใช้กันอยู่ ได้แก่ระบบพิกัดอ้างอิงอเมริกาเหนือปี 1927 (NAD 27) และระบบพิกัดอ้างอิงอเมริกาเหนือปี 1983 (NAD 83) ทั้งสองเป็นระบบอ้างอิงทางธรณีวิทยาที่ใช้สมมติฐานและการวัดที่แตกต่างกันเล็กน้อย

การวัดแนวตั้ง โดยอิงตามระยะทางเหนือหรือใต้ระดับน้ำขึ้นสูงสุดเฉลี่ย (MHW) จะคำนวณโดยใช้ระบบพิกัดแนวตั้งของอเมริกาเหนือปี 1988 (NAVD 88) ^{[ 1 ]}

NAD 83 พร้อมกับ NAVD 88 มีกำหนดจะถูกแทนที่ในปี 2026 ด้วยDatum of 2022ซึ่งเป็นกรอบอ้างอิงทางเรขาคณิตและดาตัมศักย์ทางภูมิศาสตร์ใหม่โดยอิงจากGPSและแบบจำลองจีออยด์ แบบกราวิเมตริก ^{[ 2 ]}

ในปี ค.ศ. 1901 สำนักงานสำรวจชายฝั่งและธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา ได้นำระบบ พิกัดแนวนอนระดับชาติที่เรียกว่า ระบบพิกัดมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา (United States Standard Datum) มาใช้ โดยอิงจากทรง รีคลาร์ก (Clarke Ellipsoid)ในปี ค.ศ. 1866 ระบบพิกัดนี้ได้รับการปรับให้เข้ากับข้อมูลที่รวบรวมไว้ก่อนหน้านี้สำหรับระบบพิกัดระดับภูมิภาค ซึ่งในขณะนั้นเริ่มมีการทับซ้อนกัน ในปี ค.ศ. 1913 แคนาดาและเม็กซิโกได้นำระบบพิกัดนี้มาใช้ จึงได้เปลี่ยนชื่อเป็นระบบพิกัดอเมริกาเหนือ (North American Datum) ^{[ 3 ] [ 4 ]}

เมื่อมีการรวบรวมข้อมูลมากขึ้น ความคลาดเคลื่อนก็ปรากฏขึ้น ดังนั้นจึงมีการคำนวณข้อมูลใหม่ในปี 1927 โดยใช้ทรงกลมและจุดกำเนิดเดียวกันกับที่ใช้ในการคำนวณครั้งก่อน

ระบบพิกัดอเมริกาเหนือปี 1927 (NAD 27) อ้างอิงจากการสำรวจทั่วทั้งทวีปจากจุดอ้างอิงร่วมที่เลือกไว้ในปี 1901 เนื่องจากอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของสหรัฐอเมริกาที่ต่อเนื่องกันมากที่สุดเท่าที่จะคำนวณได้ โดยอ้างอิงจากสถานีสามเหลี่ยมที่จุดตัดของเส้นโค้งสามเหลี่ยมข้ามทวีปปี 1899 บนเส้นละติจูดที่ 39 องศาเหนือและเส้นโค้งสามเหลี่ยมตามเส้นลองจิจูดที่98 องศาตะวันตกซึ่งอยู่ใกล้กับศูนย์กลางทางภูมิศาสตร์ของสหรัฐอเมริกาที่ต่อเนื่องกัน ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

ข้อมูลระบุว่าสถานีสามเหลี่ยม Meades RanchในOsborne County รัฐแคนซัสอยู่ที่ละติจูดเหนือ 39°13′26.686″ และลองจิจูดตะวันตก 98°32′30.506″ ^{[ 9 ]} NAD 27 กำหนดทิศทางโดยการระบุมุมอะซิมุธจาก Meades Ranch ไปยังสถานี Waldo (ซึ่งอยู่ใน Osborne County เช่นกัน ห่างจากWaldo, Russell County ไปทางตะวันตกเฉียงเหนือประมาณ 4.5 ไมล์ (7.2 กม.) ) ^{[ 10 ]}ให้เป็น 255°28′14.52″ จากทิศเหนือ ละติจูดและลองจิจูดของทุกจุดอื่นในทวีปอเมริกาเหนือจะขึ้นอยู่กับระยะทางและทิศทางจาก Meades Ranch: หากจุดหนึ่งอยู่ห่างจาก Meades Ranch ในมุมอะซิมุธ Y องศา โดยวัดจากวงรีClarke ปี 1866 ละติจูดและลองจิจูดของจุดนั้นบนวงรีดังกล่าวจะถูกกำหนดและคำนวณได้

นี่คือขนาดที่กำหนดสำหรับ NAD 27 แต่คลาร์กได้กำหนดทรงกลม ของเขาในปี พ.ศ. 2409 ไว้ที่a = 20,926,062 ฟุตอังกฤษ และb = 20,855,121 ฟุตอังกฤษ การแปลงเป็นเมตรใช้ค่าอัตราส่วนนิ้ว-เมตรของคลาร์กในปี พ.ศ. 2408 ที่ 39.370432 ความยาวของฟุตหรือเมตรในขณะนั้นไม่สามารถกำหนดมาตรฐานได้อย่างแม่นยำไปกว่าประมาณ 0.02 มม. ^{[ 11 ]}

แผนที่ภูมิประเทศ ส่วนใหญ่ของ USGSจัดพิมพ์ในระบบพิกัด NAD 27 และโครงการสำคัญหลายโครงการของกองทัพบกสหรัฐฯ และหน่วยงานอื่นๆ ก็กำหนดระบบพิกัดนี้ในระบบ NAD 27 ดังนั้นระบบพิกัดนี้จึงยังคงมีความสำคัญ แม้ว่าจะมีระบบพิกัดที่ละเอียดกว่าให้เลือกใช้แล้วก็ตาม

เนื่องจากโลกมีรูปร่างเบี่ยงเบนอย่างมากจากทรงรี ที่สมบูรณ์แบบ ทรงรีที่เหมาะสมที่สุดในการประมาณรูปร่างของโลกจึงแตกต่างกันไปในแต่ละภูมิภาคทั่วโลก ระบบพิกัดคลาร์กปี 1866 และระบบพิกัดอเมริกาเหนือปี 1927 ได้รับการสำรวจเพื่อให้เหมาะสมกับทวีปอเมริกาเหนือโดยรวมมากที่สุด ในทำนองเดียวกัน ในอดีต ภูมิภาคส่วนใหญ่ของโลกใช้ทรงรีที่วัดในท้องถิ่นเพื่อให้เหมาะสมกับความแปรปรวนของรูปร่างโลกในพื้นที่นั้นๆ แม้ว่าวิธีนี้จะช่วยให้ได้ความแม่นยำสูงสุดในระดับท้องถิ่น แต่ก็ทำให้การบูรณาการและการเผยแพร่ข้อมูลข้ามภูมิภาคเป็นเรื่องยุ่งยาก

เมื่อ เทคโนโลยีการสำรวจ ทางธรณีวิทยาด้วยดาวเทียมและการสำรวจระยะไกลมีความแม่นยำสูงและสามารถนำมาใช้ในงานพลเรือน ได้ จึงเป็นไปได้ที่จะได้มาซึ่งข้อมูลที่อ้างอิงถึงทรงรีเดียวของโลก เนื่องจากดาวเทียมมองโลกเป็นเนื้อเดียวกันโดยธรรมชาติ ดังนั้น ทรงรี GRS 80จึงถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อประมาณค่าโลกโดยรวมได้ดีที่สุด และกลายเป็นพื้นฐานของระบบพิกัดอเมริกาเหนือปี 1983 (North American Datum of 1983) แม้ว่า GRS 80 และWGS 84 ซึ่งเป็นระบบพิกัดที่ใกล้เคียงกัน จะไม่ใช่ระบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับทุกภูมิภาค แต่ความจำเป็นในการใช้ระบบที่เหมาะสมที่สุดจะหมดไปเมื่อมีการสำรวจทั่วโลกโดยใช้คอมพิวเตอร์ ฐานข้อมูล และซอฟต์แวร์ที่สามารถชดเชยสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นได้

จุดที่มีละติจูดและลองจิจูดที่กำหนดในระบบพิกัด NAD 27 อาจคลาดเคลื่อนไปหลายสิบเมตรจากอีกจุดหนึ่งที่มีละติจูดและลองจิจูดเดียวกันในระบบพิกัด NAD 83 ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องระบุระบบพิกัดควบคู่ไปกับพิกัดด้วย ระบบพิกัดอเมริกาเหนือปี 1927 (NAD 1927) กำหนดโดยละติจูดและลองจิจูดของจุดเริ่มต้น ( สถานีสามเหลี่ยมมีดส์แรนช์ในรัฐแคนซัส) ทิศทางของเส้นตรงระหว่างจุดนี้กับจุดที่สองที่กำหนด และมิติสองมิติที่กำหนดทรงรี ระบบพิกัดอเมริกาเหนือปี 1983 (NAD 1983) อิงตามทรงรีที่กำหนดขึ้นใหม่กว่า (GRS 80) เป็นระบบพิกัดที่ยึดโลกเป็นศูนย์กลาง (หรือ " จีโอเซนทริก ") ซึ่งไม่มีจุดเริ่มต้นหรือทิศทางเริ่มต้น

NOAAมีตัวแปลงระหว่างระบบทั้งสอง^{[ 12 ]}ตัวอย่างความคลาดเคลื่อนระหว่างระบบพิกัดทั้งสองคือ หากคุณใช้อุปกรณ์ GPS รุ่นใหม่ที่ตั้งค่าให้ทำงานใน NAD 83 หรือ WGS 84 เพื่อนำทางไปยังพิกัด NAD 27 (เช่น จากแผนที่ภูมิประเทศ)ใกล้ซีแอตเติลคุณจะคลาดเคลื่อนไปประมาณ 95 เมตร (ไม่ไกลพอทางทิศตะวันตก) คุณจะคลาดเคลื่อนไปประมาณ 47 เมตรใกล้ไมอามี (ไม่ไกลพอทาง ทิศ เหนือ-ตะวันออกเฉียงเหนือ) ในขณะที่คุณจะอยู่ใกล้เคียงมากขึ้นสำหรับจุดต่างๆ ใกล้ชิคาโก

นิยามของ NAD 83(1986) อิงตามทรงกลม GRS 80 เช่นเดียวกับ WGS 84 ดังนั้นสิ่งพิมพ์เก่าๆ จำนวนมากจึงระบุว่าไม่มีความแตกต่าง WGS 84 ต่อมาได้เปลี่ยนไปใช้ทรงกลมที่แบนน้อยลงเล็กน้อยการเปลี่ยนแปลงความแบนนี้อยู่ที่ประมาณ 0.1 มม. ซึ่งเป็นความแตกต่างเล็กน้อยมากจนโปรแกรมคำนวณมักจะไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างทรงรีทั้งสองได้^{[ 13 ]}อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแตกต่างในวิธีการจัดตำแหน่งและทิศทางของทรงรีอ้างอิง พิกัดในระบบพิกัดทั้งสองจึงแตกต่างกันในปริมาณประมาณหนึ่งเมตรในพื้นที่ส่วนใหญ่ของสหรัฐอเมริกา ระบบพิกัดแต่ละระบบได้รับการปรับปรุงด้วยการวัดที่แม่นยำและใหม่กว่า ความแตกต่างที่รู้จักกันดีอย่างหนึ่งคือการวางตำแหน่งของศูนย์กลางของโลก โดยระบบทั้งสองแตกต่างกันประมาณ 2.2 เมตร (7.2 ฟุต) ^{[ 14 ] [ 15 ]}

นอกจากนี้ ระบบพิกัด NAD 83 ถูกกำหนดให้คงที่ตลอดเวลาสำหรับจุดต่างๆ บนแผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือในขณะที่ระบบพิกัด WGS 84 ถูกกำหนดโดยอ้างอิงจากค่าเฉลี่ยของสถานีต่างๆ ทั่วโลก ดังนั้นระบบทั้งสองจึงค่อยๆ แตกต่างกันออกไปตามเวลา สำหรับพื้นที่ส่วนใหญ่ของสหรัฐอเมริกา อัตราการเปลี่ยนแปลงโดยประมาณอยู่ที่ 1 ถึง 2 เซนติเมตรต่อปี ส่วนฮาวายและพื้นที่ชายฝั่งตอนกลางและตอนใต้ของแคลิฟอร์เนียทางตะวันตกของรอยเลื่อนซานแอนเดรียสไม่ได้อยู่บนแผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือ ดังนั้นอัตราการเปลี่ยนแปลงจึงแตกต่างกันออกไป

ระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่แห่งชาติของสหรัฐอเมริกา NAD 83(2011/MA11/PA11) ยุค 2010.00 เป็นการปรับปรุงข้อมูล NAD 83 โดยใช้ข้อมูลจากเครือข่ายเครื่องรับ GPS ที่มีความแม่นยำสูงมาก ณ สถานีอ้างอิงที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง (CORS) NAD 83(2011) อธิบายถึงแผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือหลัก ในขณะที่โซลูชัน MA11 และ PA11 ใช้สำหรับแผ่นเปลือกโลกมาเรียนาและแผ่นเปลือกโลกแปซิฟิกตามลำดับ^{[ 16 ]}

เพื่อปรับปรุงระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่แห่งชาติ NAD 83 พร้อมด้วยNorth American Vertical Datum of 1988 (NAVD 88) จะถูกแทนที่ด้วยกรอบอ้างอิงทางเรขาคณิตใหม่และภูมิศักย์ตามระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก (GNSS) เช่นระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก (GPS) และแบบจำลองจีออยด์แบบกราวิเมตริกใหม่ ซึ่งอาจเกิดขึ้น^ในปี 2025 หรือ 2026 [ ^{2 ] [ 17 ]} แบบจำลอง จีออยด์แบบกราวิเมตริกใหม่นี้เป็นผลผลิตของโครงการ Gravity for the Redefinition of the American Vertical Datum (GRAV-D)

กรอบอ้างอิงใหม่เหล่านี้มีจุดประสงค์เพื่อให้เข้าถึงและบำรุงรักษาได้ง่ายกว่า NAD 83 และ NAVD 88 ซึ่งอาศัยเครื่องหมายสำรวจทางกายภาพที่เสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา^{[ 2 ]}

• ระบบพิกัดความสูงแนวดิ่งของอเมริกาเหนือ ปี 1988
• ระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์โลก

• พิกัด NOAA-NGS เครือข่าย CORS ที่ใช้งานอยู่เก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 2013 ที่Wayback Machine - คำอธิบายของยุค NAD 83 (2011/MA11/PA11) 2010.00
• เครือข่ายพิกัด NOAA-NGS แบบพาสซีฟ - คำอธิบายเกี่ยวกับการปรับเครือข่ายแบบพาสซีฟครั้งล่าสุด
• NADCON – โปรแกรมยูทิลิตี้ฟรีสำหรับ Microsoft Windows สำหรับแปลงค่าระหว่าง NAD 27 และ NAD 83
• nadcon.prl – เครื่องมือบนเว็บสำหรับ NADCON
• NAD 83: มันคืออะไรและทำไมคุณจึงควรใส่ใจ โดย เดน อี. เอริคเซน, PE, บริษัท แฮมเม็ตต์ แอนด์ เอดิสัน จำกัด, ที่ปรึกษาด้านวิศวกรรม งานประชุมใหญ่ระดับชาติของ SBE และงานมหกรรมสื่อโลก ปี 1994 เก็บถาวรเมื่อวันที่ 26 มิถุนายน 2011 ที่Wayback Machine