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Wie konvertiert man Daten in NAD83 (NSRS 2007) in NAD83 (CORS 96)?

Wie konvertiert man Daten in NAD83 (NSRS 2007) in NAD83 (CORS 96)?


Ich bin in dieser Hinsicht ziemlich weit über meinen Tellerrand hinaus, aber ich würde mich über jede Perspektive zu diesem Thema freuen. Ich habe einige Passpunkte von NGS, die sich in NAD83 (NSRS 2007) befinden und die ich mit dem Rest unseres Passpunktdatensatzes zusammenführen möchte, aber unsere vorhandenen Daten befinden sich in NAD83 (CORS 96) … ich denke … oder es könnte NAD83 sein (2001). Vielleicht sollte ich fragen:

Welches NAD83 ist im Koordinatensystem NAD_1983_StatePlane_Georgia_West_FIPS_1002_Feet von ESRI enthalten (Geographic: GCS_North_American_1983 Datum: D_North_American_1983)?

Kennt in jedem Fall jemand Transformationen für die Konvertierung von NAD83 (NSRS 2007) in eines der "normalen" NAD83-Daten? NGS wird keine veröffentlichen und ESRI hat keinen Transformationsfilter dafür. Jede Hilfe wäre dankbar. Übrigens, ich habe die GIS-SE-Beiträge vom letzten Jahr zu NAD83<-->HARN-Konvertierungen gelesen, aber ich frage mich, ob sich seitdem jemand erfolgreich mit diesem Problem befasst hat.


Esri hat die Transformationen HARN/NSRS2007, NSRS2007/WGS84 und CORS96/NSRS2007 zu ArcGIS 10.0 hinzugefügt, aber sie alle sind „Buchhaltung“ – Parameter sind Nullen. Ich denke, Sie müssten einen geodätischen Vermesser dazu bringen, eine Transformation zu berechnen, indem Sie eine Anpassung der kleinsten Quadrate unter Verwendung von Passpunkten in beiden Systemen durchführen. Ich kenne zwei Städte an der Westküste, die dies getan haben.


NSRS 2007 und CORS 96 sind funktionell gleichwertig. Die NAD(CORS96)-Realisierung umfasst nur die CORS-Stationen. Die passiven Markierungen wurden anschließend basierend auf GPS-Beobachtungen des CORS unter Verwendung von CORS96-Positionen nachjustiert. Diese Neujustierung der Passivmarken wird als NSRS2007 bezeichnet.

Die aktuelle Realisierung ist NAD(2011). An vielen Stellen beträgt die Differenz zwischen NSRS2007 und NAD(2011) weniger als 0,025 m. Wenn Ihre Passpunkte einen Netzwerkgenauigkeitsfehler von weniger als 0,025 m aufweisen, sollten Sie versuchen, Ihre Daten an NAD(2011) anzupassen. Wenn Ihr Kontrollpunktfehler jedoch größer ist als die Verschiebung von 2007 bis 2011 in Ihrem Gebiet, ist es sinnlos, Ihre Daten anzupassen.


Zur ersten Frage.
Das vertikale Datum wird in Esri getrennt von der horizontalen verwaltet.
Wenn Sie eine neue Feature-Class konfigurieren, aktivieren Sie "enthält Z-Werte" und dann gibt es eine weitere Registerkarte neben dem Koordinatensystem "Z-Koordinatensystem".

Und für vorhandene Feature-Classes mit aktiviertem z.
Der Dialog sieht ähnlich aus.

Die zweite Frage…
Ich kann mir einen Weg vorstellen, es zu erreichen. Zur Genauigkeit kann ich nichts sagen.
1. Erstellen Sie eine Personal- oder File-Geodatabase,
2. Erstellen Sie einen Feature-Datensatz und
3. Definieren Sie die Ziel-CRs und das vertikale System,
4. Erstellen Sie eine leere Feature-Class
5. Verwenden der Originaldaten zum Definieren des Schemas der Zielobjektklasse.
6. Verwenden Sie den Ladebefehl, um die Originaldaten in die Ziel-Feature-Class zu laden.


Umgang mit NAD83-Datums- und zeitabhängigen Transformationsparametern

Eine häufig von GNSS-Benutzern in den Vereinigten Staaten gestellte Frage lautet: Wie transformiere ich Koordinaten zwischen den von NAD83 und ITRFyy definierten Frames?
Für Nutzer in Europa stellt sich die Frage: Wie transformiere ich zwischen ETRS89 und ITRFyy?

Tatsächlich sind moderne Referenzrahmentransformationen immer komplexer geworden, um zeitabhängigen Prozessen wie der Plattentektonik und anderen geophysikalischen Phänomenen besser Rechnung zu tragen.
Tatsächlich erweitern viele moderne Rahmentransformationen die klassische 7-Parameter-Helmert-Transformation auf komplexe 14-Parameter-Formulierungen, die die ursprünglichen 7 Parameter mit ihren Zeitableitungen erweitern.

Dieses Dokument enthält:

Info: Transformationsparameterwerte

Normalerweise werden Transformationsparameterwerte veröffentlicht.

Die meisten finden Sie in der QPS Knowledge Base hier: ITRF Transformation Parameters.xlsx.


ITRF2014, WGS84 und NAD83

Das nordamerikanische Datum von 1983 (NAD83) wird überall in Nordamerika außer Mexiko verwendet. Die neueste Erkenntnis des Datums zum Zeitpunkt dieses Schreibens ist NAD83 (2011) Epoche 200.0. Diese Erkenntnis in den benachbarten Vereinigten Staaten und Alaska ist über die National CORS (Dauerbetriebene Referenzstationen). Die Zahl der nationalen CORS- und Cooperative CORS-Standorte wächst kontinuierlich mit der Hinzufügung mehrerer neuer Stationen jeden Monat.

Vergleich von ITRF, WGS84 und NAD83 (Quelle: GPS for Land Surveyors)
Jahr Realisierung (Epoche) Für alle praktischen Zwecke äquivalent zu:
1987 WGS 1984 (ORIG) NAD83 (1986)
1994 WGS84 (G730) ITRF91/92
1997 WGS84 (G873) ITRF94/96
2002 WGS84 (G1150) ITRF00
2012 WGS (G1674) ITRF08
2013 WGS (G1762) Vergleicht sich mit ITRF08 und ITRF2014 innerhalb von 1 cm Root Mean Square (RMS) insgesamt, wenn die Epochen gleich sind

Wie bereits erwähnt, mussten wir uns in der Vergangenheit nicht um die 1987 eingeführte Verschiebung zwischen NAD83 (1986) und WGS84 kümmern, da die Diskrepanz leicht in unser Gesamtfehlerbudget fiel. NAD83 und WGS84 unterschieden sich ursprünglich nur um ein oder zwei Zentimeter. Das stimmt nicht mehr. In ihren neuen Definitionen – NAD83 (2011) und WGS84 (G1762) – unterscheiden sich innerhalb der kontinentalen Vereinigten Staaten bis zu ein oder zwei Meter. Andererseits sind ITRF08, ITRF2014 und WGS84 (G1762) praktisch identisch, wenn ihre Epochen (Zeitpunkt) gleich sind. Die typische Standardepoche für beide ist WGS84(G1762) und ITRF08 ist 2005.0. Die typische Standardepoche für beide ITRF2014 ist 200.0 NGS hat ein Programm namens Horizontal Time Dependent Positioning (HTDP) entwickelt, um Positionen von einer Epoche in eine andere zu transformieren. Mit anderen Worten, dieses Programm ermöglicht die Verschiebung von Positionen von einem Datum zum anderen, die Transformation von einem Referenzrahmen zum anderen und unterstützt die jüngsten Realisierungen von NAD 83, ITRF und WGS84. Dies unterstreicht die Tatsache, dass ITRF- und WGS84-Systeme global sind und ihre Realisierungen berücksichtigen, dass sich die Erde aufgrund der Verschiebung der tektonischen Platten um die Welt in ständiger Bewegung befindet. NAD83 ist jedoch an einer Platte, der nordamerikanischen Platte, befestigt und bewegt sich mit ihr. Folglich bewegt sich NAD83 in den kontinentalen Vereinigten Staaten ungefähr 10 bis 20 Millimeter pro Jahr in Bezug auf die Realisierungen der ITRF- und WGS84-Referenzrahmen

Das Management von NAD83

Da die geodätische Genauigkeit mit GPS von der relativen Positionierung abhängt, verlassen sich Vermessungsingenieure nach wie vor auf NGS-Stationen, um ihre Arbeit zu kontrollieren, wie sie es seit Generationen getan haben. Heute ist es für Vermessungsingenieure nicht ungewöhnlich, dass einige NGS-Stationen Koordinaten in NAD83 veröffentlicht haben und andere, die vielleicht zur Steuerung desselben Projekts benötigt werden, nur Positionen in NAD27 haben. In einer solchen Situation ist es oft wünschenswert, die NAD27-Positionen in Koordinaten des neueren Datums umzuwandeln. Aber leider gibt es keinen einstufigen mathematischen Ansatz, der dies genau tun kann. Die Verzerrungen zwischen den ursprünglichen NAD27-Positionen sind Teil der Schwierigkeit. Die älteren Koordinaten waren manchmal bis zu 1 von 15.000 falsch. Probleme aufgrund der Abweichung der Vertikalen, fehlende Korrekturen für geoidale Wellungen, Messungen von geringer Qualität und andere Quellen trugen zu Ungenauigkeiten in einigen NAD27-Koordinaten bei, die nicht durch einfaches Umwandeln in ein anderes Datum korrigiert werden können.

Transformationen von NAD27 zu NAD83

Dennoch werden verschiedene Näherungsverfahren verwendet, um NAD27-Koordinaten in NAD83-Werte umzuwandeln. Beispielsweise wird manchmal versucht, eine konstante lokale Translation zu berechnen, wobei Stationen mit Koordinaten in beiden Systemen als Richtlinie verwendet werden. Eine andere Technik ist die Berechnung von zwei Translationen, einem Rotations- und einem Skalenparameter, für bestimmte Orte basierend auf den Breiten- und Längengraden von drei oder mehr gemeinsamen Stationen. Die vielleicht besten Ergebnisse stammen von polynomischen Ausdrücken, die für Koordinatendifferenzen entwickelt wurden und in kartesischen oder ellipsoiden Koordinaten unter Verwendung einer 3D-Helmert-Transformation ausgedrückt werden. Abgesehen davon, dass sieben Parameter (drei Verschiebung, eine Skalierung und drei Rotationskomponenten) erforderlich sind, ist dieser Ansatz jedoch am besten, wenn ellipsoide Höhen für alle beteiligten Punkte verfügbar sind. Wo ausreichende Informationen zur Verfügung stehen, können Softwarepakete wie das NGS-Programm NADCON Koordinaten liefern.

Selbst wenn mit diesen Techniken eine lokale Transformation modelliert wird, können die resultierenden NAD27-Positionen immer noch mit relativ geringer Genauigkeit geplagt werden. Die NAD83-Anpassung des nationalen Netzes basiert auf fast der 10-fachen Anzahl von Beobachtungen, die das NAD27-System unterstützten. Diese größere Datenmenge, kombiniert mit der allgemein höheren Qualität der Messungen bei der Grundlage von NAD83, kann zu ziemlich unerwarteten Ergebnissen führen. Wenn beispielsweise die NAD27-Koordinaten in das neue System umgewandelt werden, kann die Verschiebung einzelner Stationen ganz anders sein, als der regionale Trend anzeigt. Kurz gesagt, wenn die Steuerung von NAD83 und NAD27 gleichzeitig für dasselbe Projekt verwendet wird, erwarten Vermessungsingenieure Schwierigkeiten.

Tatsächlich besteht die einzige wirklich zuverlässige Transformationsmethode darin, sich nicht auf Koordinaten zu verlassen, sondern zu den ursprünglichen Beobachtungen selbst zurückzukehren. Es ist beispielsweise wichtig, sich daran zu erinnern, dass geodätische Breiten- und Längengrade wie andere Koordinaten speziell auf ein gegebenes Datum (Bezugsrahmen) bezogen sind und nicht aus einem absoluten Rahmen abgeleitet werden. Aber die ursprünglichen Messungen, die in eine richtig entworfene Anpassung der kleinsten Quadrate integriert sind, können die zufriedenstellendsten Ergebnisse liefern.

Verdichtung und Verbesserung von NAD83

Die Unzulänglichkeiten von NAD27- und sogar NAD83-Positionen in einigen Regionen sind ein wachsender Schmerz einer grundlegend veränderten Beziehung. In der Vergangenheit waren relativ wenige Ingenieure und Vermessungsingenieure mit geodätischen Arbeiten beschäftigt. Die vielleicht größte Bedeutung der Daten aus den verschiedenen geodätischen Vermessungen bestand darin, dass sie genaue Anhaltspunkte lieferten, an die dann die Vielzahl der Vermessungen geringerer Genauigkeit angebunden werden konnten. Diese Anordnung wurde durch den Entwurf von Koordinatensystemen auf Staatsebene deutlich veranschaulicht, die entwickelt wurden, um das nationale Kontrollnetz für Vermesser ohne geodätische Fähigkeiten zugänglich zu machen. Die Situation hat sich jedoch geändert. Die Kluft zwischen der Genauigkeit lokaler Vermessungen und nationaler geodätischer Arbeit wird durch GPS praktisch geschlossen, und das hat das Verhältnis zwischen niedergelassenen Vermessungsingenieuren und Geodäten verändert. Beispielsweise wurde die Bedeutung von Zustandsebenenkoordinaten als Brücke zwischen den beiden Gruppen drastisch reduziert. Auf die geodätischen Koordinatensysteme selbst hat der Vermesser heute relativ einfach und direkt über GPS Zugriff. Tatsächlich übersteigt der wahrscheinliche Fehler von 1 bis 2 ppm in Netzwerken relativer GPS-abgeleiteter Positionen häufig die Genauigkeit der NAD83-Positionen, die sie kontrollieren sollen.

Referenznetzwerke mit hoher Genauigkeit

Andere bedeutende Arbeiten in dieser Richtung wurden in den Supernet-Programmen von Staat zu Staat durchgeführt. Die Kreation von Hochgenaue Referenznetzwerke (HARN) waren Kooperationen zwischen NGS und den Staaten und schließen oft auch andere Organisationen ein. Die Kampagne war ursprünglich bekannt als Hochpräzise geodätische Netzwerke (HPGN). In diesen landesweiten Netzen war ein Stationsabstand von nicht mehr als etwa 62 Meilen und nicht weniger als etwa 26 Meilen das Ziel. Die Genauigkeit sollte 1 Teil-pro-Million oder besser zwischen den Stationen betragen. Mit anderen Worten, da diese Netzwerke stark auf GPS-Beobachtungen angewiesen waren, sollten sie äußerst genaue, für Fahrzeuge zugängliche Kontrollpunktmonumente in regelmäßigen Abständen mit guter Sicht von oben bereitstellen. Diese Stationen sollten eine Kontrolle über die damit verbundenen Vektoren aus den täglichen GPS-Beobachtungen ermöglichen. Auf diese Weise bieten die HARN-Punkte dem Benutzer ein Mittel, um zu vermeiden, dass Vektoren verzerrt werden müssen, um einer minderwertigen Steuerung zu entsprechen. Das passierte in den frühen Tagen des GPS manchmal. Um diese Kohärenz im HARN weiter zu gewährleisten, wurden die GPS-Messungen nach Abschluss der GPS-Messungen der NGS zur Aufnahme in eine landesweite Neujustierung der bestehenden NGRS des Landes vorgelegt. Typisch für diese 1998 abgeschlossenen Nachjustierungen waren Koordinatenverschiebungen von 0,3 bis 1,0 m gegenüber den NAD83-Werten. Der wichtigste Aspekt der HARN-Positionen war die Genauigkeit ihrer Endpositionen.

Die ursprüngliche NAD83-Anpassung wird mit einem Suffix angezeigt, das das Jahr 1986 in Klammern enthält, d. h. NAD83 (1986). Wenn jedoch eine neuere Realisierung verfügbar ist, ist das Jahr in Klammern das Jahr der Anpassung. Die jüngste Erkenntnis ist NAD83 (2011).


Überblick

Während das National Spatial Reference System 2007 )NSRS2007) schon seit mehreren Jahren existiert, wird die durch das neue System definierte Verschiebung gegenüber dem vorherigen System (NAD83/96, auch bekannt als HARN, HPGN, NAD83/91) in diesem RFC verwendet Dokument) wurde als zu klein erachtet, um eine definierte Schichtdefinition zu verdienen. Das heißt, die Verschiebungen lagen in der Größenordnung von wenigen Zentimetern und wurde damals als so gering wie die Fehlerquote angesehen. Fats bis 2013, und für NSRS2007 wurden präzise und definitive geodätische Verschiebungsmodelle entwickelt. Dies geschah zu der Zeit, als der US National Geodetic Survey das National Spatial Reference System von 2011 definierte. Somit existieren derzeit definitive Modelle und Algorithmen für die Migration geodätischer Koordinaten von HARN zu NSRS2007 und anschließend zu NSRS 2011.


OPUS-Genauigkeit

Unter normalen Bedingungen können die meisten Positionen auf wenige Zentimeter genau berechnet werden. Die Schätzung der Genauigkeit für eine spezifische Lösung ist jedoch schwierig, da die formale Fehlerfortpflanzung für GPS-Reduktionen notorisch optimistisch ist. Benutzerfehler (z. B. falsche Identifizierung der Antenne oder der ARP-Höhe) können nicht erkannt werden. Lokale Mehrwege- oder ungünstige atmosphärische Bedingungen können sich ebenfalls negativ auf Ihre Lösung auswirken.

  • Statisch: Für jede Koordinate (X, Y, Z, &Phi, &lambda, h und H) liefert die statische Verarbeitung den Bereich der drei einzelnen Einzelbasislinien, genannt Gipfel zu Gipfel Fehler. Ein Vorteil von Spitze-zu-Spitze-Fehlern besteht darin, dass sie jeden Fehler aus den CORS-Koordinaten (Basisstation) enthalten.
  • Schnell-Statik: Die besten Schätzungen von Koordinatenfehlern sind die Standardabweichungen, die durch eine einzelne Basislinienanalyse gemeldet werden. Unsere Experimente zeigen, dass der tatsächliche Fehler in mehr als 95 Prozent der Fälle geringer ist als diese geschätzten Genauigkeiten. Genauigkeitsschätzungen in Ihrer Nähe finden Sie auf der OPUS-RS-Karte.

Schrittweises Verfahren zur Koordinatenumrechnung - Direktmodus

Angenommen, wir möchten die Koordinaten einer Site namens SiteA konvertieren. Die Koordinaten dieser Site wurden durch GPS erhalten, wobei eine Referenzbasis verwendet wurde, deren Koordinaten im ITRF2008-Datum der Epoche vom 1. Juni 2005 referenziert sind. Das Datum, in das wir diese Koordinaten umwandeln möchten, ist NAD83-NSRS. Dies sind die wichtigsten Schritte, die erforderlich sind, um die Konvertierung durchzuführen:

1. Wählen Sie das Datum der Eingabekoordinaten im Kombinationsfeld Datum:

Keine verwenden: Wählen Sie diese Option, wenn Sie keine zeitliche Anpassung der Koordinaten benötigen, weil entweder keine Informationen zur Standortbewegung verfügbar sind oder weil die Eingabe- und Ausgabeepoche gleich sind. Bitte beachten Sie, dass bei Auswahl dieser Option die Ausgabeepoche automatisch an die Eingaben angepasst wird und nicht bearbeitet werden kann. Außerdem sind die Felder für die Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeit deaktiviert.

Eingabe verwenden: Wählen Sie diese Option, wenn die Ihnen vorliegenden Informationen zur Standortgeschwindigkeit für das Eingabedatum gelten. Wenn in diesem Beispiel Informationen zur Standortgeschwindigkeit in ITRF2008 verfügbar sind, können wir diese Option wählen. Die Eingabefelder für die Geschwindigkeit werden dann aktiviert und können entweder im kartesischen (xyz) Format oder im lokalen geografischen (Nord-Ost-Oben) Format ausgefüllt werden. Die Geschwindigkeit kann auch automatisch durch Interpolation geschätzt werden (siehe Koordinatenumrechner Stationsgeschwindigkeit verwenden ).

Ausgabe verwenden: Wählen Sie diese Option, wenn die Ihnen vorliegenden Informationen zur Standortgeschwindigkeit für das Ausgabedatum gelten. Wenn in diesem Beispiel keine Geschwindigkeitsinformationen für ITRF2008, aber für NAD83 verfügbar sind, können Sie diese Option wählen und die Felder für die Ausgabegeschwindigkeit ausfüllen.

Es zeigt den Koordinatenkonverter an.

Im nächsten Schritt führen Sie dann die Bezugskonvertierung durch:

Beachten Sie, dass die Epoche der Ausgabekoordinaten der Epoche der Eingabekoordinaten entspricht.

Angenommen, die Koordinaten wurden mit GPS an einem Marker aufgenommen, für den offizielle Koordinaten verfügbar sind, aber im NAD83-Datum, Epoche 2002. Wir können beide Koordinaten nicht direkt vergleichen, da sie unterschiedliche Epochen haben und sich der Standort möglicherweise zwischen diesen beiden Epochen bewegt hat . Wir beziehen uns hier auf Bewegungen aufgrund verschiedener tektonischer und geologischer Prozesse, die alle Punkte der Erde betreffen. Um diese Bewegung zu quantifizieren, wird das Konzept der Site Velocity verwendet. Diese Geschwindigkeit ist ein 3D-Vektor, dessen Komponenten üblicherweise in Millimeter pro Jahr (mm/y) angegeben werden. Wenn wir dann Koordinaten von einer Epoche in eine andere umwandeln möchten, werden Informationen über die Standortgeschwindigkeit benötigt. Die Sieben-Parameter-Konvertierung reicht nicht aus.

Wenn ein Geschwindigkeitsvektor ( ) entweder direkt bereitgestellt oder durch Interpolation geschätzt wird, können wir dann eine Koordinate zwischen zwei Epochen zeitlich verschieben. Für unser Beispiel haben wir:

Bitte beachten Sie, dass diese Methode einige Einschränkungen hat. Erstens ist die Geschwindigkeit nicht immer konstant, sondern kann sich von Jahr zu Jahr ändern. Zweitens, wenn ein Interpolationsverfahren verwendet wird, kann dieses Verfahren die komplexen Bewegungen der tektonischen Platten, insbesondere in der Nähe von Verwerfungen, nicht immer genau modellieren. Weitere Informationen zu den im Koordinatenkonverter verwendeten Interpolationsmethoden finden Sie im Artikel Koordinatenkonverter Stationsgeschwindigkeit verwenden.

Starten Sie OnPOZ Tools im Windows-Hauptmenü unter Effigis . Wählen Sie dann Koordinatenkonverter aus.

2. Wählen Sie die Epoche der Koordinaten. Hier haben wir drei Formatoptionen:

A. Jahr Monat Tag (yyyy mm dd) Format: 2005 06 01

B. Jahr + Tag des Jahres (yyyy doy) Format: 2005 152

C. Dezimaljahr : 2005.41370

Beachten Sie, dass, sobald wir eine Epoche mit einem bestimmten Format eingegeben haben, die Epoche automatisch konvertiert wird, wenn wir das Format erneut ändern.

Bitte beachten Sie, dass in den Eingabekoordinatenfeldern nur Zahlenwerte, das Minuszeichen und der Dezimalpunkt akzeptiert werden.

4. Wählen Sie aus, ob Sie Informationen zur Standortgeschwindigkeit für die zeitliche Anpassung der Koordinaten anwenden möchten.


Arbeiten mit Florida West State Plane Koordinaten

Der erste Schritt beim Arbeiten mit oder Konvertieren von Florida West FIPS 0902 State Plane Koordinaten in ExpertGPS besteht darin, das entsprechende Koordinatenformat und Datum für Ihr Projekt hinzuzufügen. Klicken Sie im Menü Bearbeiten in ExpertGPS auf Einstellungen. Klicken Sie auf die Meine Koordinatenformate Registerkarte, und klicken Sie auf die Format hinzufügen Taste.

Im Dialogfeld Koordinatenformat hinzufügen, ändern Sie den Standort auf der linken Seite des Dialogfelds zu Welt/Nordamerika/USA/Florida. Eine Liste aller in Florida verwendeten Koordinatenformate wird im Bereich Format oben rechts angezeigt. Wählen Sie Florida West FIPS 0902, Meter (oder Feet, wenn Sie US Survey Feet als Basiseinheit verwenden möchten). Wählen Sie nun NAD83 oder NAD27 im unteren rechten Bereich mit der Bezeichnung Datum aus. (Hinweis: WGS84 ist identisch mit NAD83 in Florida. Wählen Sie also das Datum NAD 83 aus, wenn Sie versuchen, die Koordinaten der WGS84-Staatsebene zu konvertieren.)

Konvertieren von FL West in UTM

Sie können ExpertGPS Pro als Konverter von Florida State Plane zu UTM verwenden. So konvertieren Sie die Koordinaten von Florida West in UTM:
Fügen Sie zunächst das FL West SPCS wie oben beschrieben hinzu.
Geben Sie Ihre Daten in Florida West ein, fügen Sie sie aus Excel ein oder importieren Sie ein Shapefile oder eine CAD-Zeichnung, indem Sie im Menü Datei auf Importieren klicken. ExpertGPS Pro konvertiert die Koordinaten Ihrer Staatsebene und zeigt sie über eine Topo-Karte oder ein Luftbild von Florida an.
Fügen Sie nun das UTM-Koordinatenformat und das Datum Ihrer Wahl hinzu, indem Sie zum Dialogfeld Koordinatenformat hinzufügen zurückkehren. Wenn Sie UTM in der Liste Meine Koordinatenformate auswählen, werden alle Ihre Daten sofort von der Florida State Plane auf UTM übertragen.
Sie können nun die neu projizierten UTM-Daten exportieren, indem Sie im Menü Datei auf Export klicken oder sie kopieren und in eine Tabelle einfügen.

So konvertieren Sie die Koordinaten der Florida State Plane in Lat / Long

Befolgen Sie die obigen Anweisungen, aber statt UTM als Ausgabeformat zu wählen, wählen Sie eines der Breiten- und Längengradformate von ExpertGPS Pro. ExpertGPS kann Ihre Florida West-Koordinaten in Lat-Lon in Dezimalgrad, Grad und Minuten (Grad min.min) oder Grad, Minuten und Sekunden (DMS) umwandeln.

Senden von Florida West-Koordinaten an Ihr Garmin- oder Magellan-GPS

Ihr GPS-Empfänger kann Ihren Standort nicht mit dem Koordinatensystem der US-Staatsebene anzeigen, aber Sie können ExpertGPS Pro verwenden, um X-, Y-Punkte oder Polyliniendaten von Ihrer GIS- oder CAD-Software an Ihren GPS-Empfänger zu senden. Importieren oder geben Sie Ihre Daten wie oben beschrieben ein. Sie müssen kein Ausgabeformat wie UTM oder Lat/Long auswählen, es sei denn, Sie möchten, dass ExpertGPS dieselben Werte anzeigt, die auf Ihrem GPS angezeigt werden. Klick einfach An GPS senden im GPS-Menü. ExpertGPS projiziert die Ost- und Nordwerte in Ihren Florida-West-Koordinaten in das von Ihrem GPS-Empfänger verwendete native Format und lädt sie direkt auf das GPS hoch. Jetzt können Sie alle Ihre GIS- oder CAD-Daten im Feld auf jedem Garmin-, Magellan-, Lowrance- oder Eagle-GPS anzeigen!

Anzeigen von GIS-Daten der Florida West State Plane in Google Earth

Eine weitere Möglichkeit, die Sie haben, nachdem Sie GIS- oder CAD-Daten in FL West SPCS in ExpertGPS importiert haben, besteht darin, sie in KML zu konvertieren oder direkt in Google Earth anzuzeigen. Um die Staatsebene in KML zu konvertieren, klicken Sie einfach im Menü Datei auf Exportieren und wählen Sie den KML-Dateityp von Google Earth aus. Wenn Sie nur Ihre FL West SPCS-Daten in Google Earth anzeigen möchten, drücken Sie einfach F7, der Befehl In Google Earth anzeigen in ExpertGPS.

Verwenden von ExpertGPS als UTM-zu-Florida-West-Konverter

Fügen Sie ExpertGPS das UTM-Koordinatenformat hinzu und importieren oder geben Sie Ihre UTM-Daten ein. Um UTM in eine Staatsebene zu konvertieren, fügen Sie das Florida SPCS wie oben beschrieben hinzu und wählen Sie es aus, und Ihre UTM-Nord- und Ostwerte werden in Koordinaten der Staatsebene umgewandelt.

Konvertieren von Lat/Lon- oder GPS-Daten in Florida West

Verwenden Sie das obige Verfahren, um Breiten- und Längengraddaten in Florida-Nordwerte und -Ostwerte umzuwandeln. Garmin-, Magellan- oder Lowrance-GPS-Wegpunkte oder -Tracks in Florida West State Plane umzuwandeln ist noch einfacher – einfach klicken Empfangen von GPS. ExpertGPS Pro projiziert Ihre GPS-Daten automatisch in das von Ihnen gewählte Koordinatenformat: Florida State Plane, UTM oder Breite/Länge. Anschließend können Sie Ihre neu projizierten Daten im Shapefile-Format in ein GIS exportieren, eine DXF-Datei für Ihre CAD-Software exportieren oder sie kopieren und in eine Excel- oder CSV-Datei einfügen.

So zeigen Sie Florida West-Koordinaten auf Ihrem GPS an

Die meisten Handheld-GPS-Empfänger können die Koordinaten der Florida State Plane nicht nativ anzeigen. Wenn Sie jedoch einen älteren Garmin- oder Magellan-GPS-Empfänger haben, mit dem Sie ein Benutzerraster (Überprüfen Sie die Kompatibilität in Ihrem GPS-Handbuch), können Sie die unten aufgeführten Einstellungen für die Florida West Transverse Mercator-Projektion verwenden, um Ihr GPS dazu zu bringen, Florida-Koordinaten in Metern anzuzeigen. Gehen Sie bei Magellan-GPS-Empfängern zum Bildschirm SETUP und klicken Sie dann auf COORD SYSTEM, PRIMARY, USER GRID. Wenn Sie US-Vermessungsfuß anstelle von Metern verwenden möchten, klicken Sie auf UNITS TO METER CONV und geben Sie 0,30480061 ein.


FAQ: Was ist das Carter-Koordinatensystem?

Das Carter-Koordinatensystem ist ein Landgitter, das auf Breiten- und Längengraden basiert und verwendet wird, um Daten zu Öl- und Gasquellen in Kentucky zu lokalisieren. Das System wurde von der Carter Oil Company entwickelt, um das Township- und Range-Lokalisierungssystem in nicht vermessenen Gebieten nachzuahmen. Der Staat ist in ein regelmäßiges Raster unterteilt, wobei jede Zelle (oder "Quad") fünf Minuten Breite mal fünf Minuten Länge hat. Diesen Quads werden Buchstaben (entsprechend der Gemeinde) zugewiesen, beginnend mit "A" im Süden und ansteigend über "Z" und "AA" bis "GG" nach Norden. Den Quads werden Zahlen (entsprechend dem Bereich) zugewiesen, beginnend mit Null (0) im Westen und aufsteigend bis 92 im Osten. Jedes Fünf-Minuten-mal-fünf-Minuten-Quad ist weiter in 25 ein-Minuten-mal-Minuten-Abschnitte unterteilt. Innerhalb des einminütigen Abschnitts wird der Standort durch Angabe der Entfernung von einem benachbarten Paar von einminütigen Abschnittsgrenzen zum Bohrloch bestimmt. Die Carter-Koordinate wird durch Angabe eines Paars von Filmmaterial aus den einminütigen Abschnittsgrenzen und der Referenzgrenze (Nord, Süd, Ost oder West) für jede, der einminütigen Abschnittsnummer, dem fünfminütigen Quad-Buchstaben und die Fünf-Minuten-Quad-Nummer. Eine Carter-Koordinaten- und topografische Indexkarte von Kentucky ist auf Anfrage erhältlich, wenden Sie sich an das Public Information Center (Publication Sales).

Eine Carter-Koordinatenposition ist nur für das nordamerikanische Datum von 1927 (NAD27) definiert. Wenn Sie das KGS-Koordinatenkonvertierungstool verwenden, um eine NAD83-Position in eine Carter-Koordinate umzuwandeln, wird nur NAD27 ausgegeben.

Ich habe eine Carter-Koordinate und möchte sie in Breiten- und Längengrade umwandeln.


Wie konvertiert man Daten in NAD83 (NSRS 2007) in NAD83 (CORS 96)? - Geografisches Informationssystem

Von Qassim A. Abdullah, Ph.D., PLS, CP
Ihre Fragen beantwortet
Die Laienperspektive der technischen Theorie
und praktische Anwendungen von Kartierung und GIS

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Dr. Abdullah ist leitender Wissenschaftler bei EarthData International, LLC, Frederick, MD.

Der Inhalt dieser Kolumne spiegelt die Ansichten des Autors wider, der für die Tatsachen und Richtigkeit der hier dargestellten Daten verantwortlich ist. Die Inhalte spiegeln nicht unbedingt die offiziellen Ansichten oder Richtlinien der American Society for Photogrammetry and Remote Sensing und/oder EarthData International, LLC wider.

Frage: Mir ist aufgefallen, dass die vertikale Genauigkeit sowohl nach ASPRS- als auch nach NSSDA-Standards strenger ist als die horizontale Genauigkeit. Wenn ich beispielsweise Orthofotoprodukte aus 15 cm (6 Zoll) digitalem Bild produziere, beträgt die angegebene horizontale Genauigkeit nach dem ASPRS-Standard 30 cm (1 ft), während die erwartete vertikale Genauigkeit 20 cm (0,67 ft) beträgt. Wir waren immer der Meinung, dass die vertikale Genauigkeit jedes Kartierungsprodukts weniger streng ist als die horizontale Genauigkeit. Warum das? Evgenia Brodyagina, Frederick, Maryland - USA

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Frage: Mir ist aufgefallen, dass sowohl nach ASPRS- als auch nach NSSDA-Standard die vertikale Genauigkeit strenger ist als die horizontale. Wenn ich beispielsweise Orthofotoprodukte aus 15 cm (6 Zoll) digitalem Bild produziere, beträgt der angegebene ASPRS-Standard für die horizontale Genauigkeit 30 cm (1 ft), während die erwartete vertikale Genauigkeit 20 cm (0,67 ft) beträgt. Wir waren immer der Meinung, dass die vertikale Genauigkeit jedes Kartierungsprodukts weniger streng ist als die horizontale Genauigkeit. Warum das?

Dr. Abdullah: TEIL II: In Teil I meiner Antwort (PE&RS, August 2010) habe ich die Probleme angesprochen, die zu den widersprüchlichen Genauigkeitszahlen führten, die in Frage gestellt wurden. Ich erklärte, dass viele der heute verwendeten Standards für die Kartengenauigkeit, insbesondere hier in den Vereinigten Staaten, aus der Verwendung von Filmsensoren und Papierkarten abgeleitet wurden. Zum Abschluss von Teil I rief ich alle betroffenen Behörden und Organisationen in den Vereinigten Staaten auf, einen neuen nationalen Standard zu entwickeln, der auf moderne Geodatenprodukte angewendet werden kann. In Teil II möchte ich einige hochrangige Gedanken und Ideen vorstellen, um Diskussionen über die Erstellung eines solchen Standards anzuregen, und ich hoffe, dass sich diese Ideen bei der Entwicklung eines solchen Standards sogar als nützlich erweisen können.

1. Der neue Standard sollte auf nationaler Ebene nützlich sein:
Der Standard sollte von all jenen Behörden und Organisationen akzeptiert und gebilligt werden, die in der Vergangenheit Kartenstandards in den Vereinigten Staaten veröffentlichen und pflegen, wie z. B. ASPRS, FGDC, USACE, FEMA und andere. Darüber hinaus soll der neue Standard durch seine Transparenz und Benutzerfreundlichkeit Anwender aus unterschiedlichen Bereichen der Kartierungs- und GIS-Community ansprechen. Bei Geospatial-Produkten kann ein einziger Standard verwendet werden, wenn dieser sorgfältig und so erstellt wird, dass er den unterschiedlichen Benutzeranforderungen gerecht wird. Verschiedene Behörden oder Benutzer sollten in der Lage sein, unterschiedliche Genauigkeitszahlen auf denselben Standard anzuwenden und dennoch Ergebnisse zu erzielen, die für ihre einzigartige Produktsuite spezifisch sind. Dies ist leicht zu erreichen, indem Produkte mit bestimmten Genauigkeiten basierend auf Produktauflösung oder Kartenklasse abgeglichen werden. Auf dieses Konzept werde ich später in diesem Artikel näher eingehen. Derzeit haben verschiedene Agenturen bereits eigene, individuelle Standards etabliert oder sind dabei, diese zu etablieren. Agenturen wie FEMA, ASPRS und USGS haben beispielsweise alle ihre eigenen Standards oder Richtlinien für die Genauigkeit von Lidar-Daten veröffentlicht. Da Lidar-Systeme auf der gleichen grundlegenden Lasertechnologie basieren, weisen Rohprodukte aus unterschiedlichen Lidar-Systemen alle mehr oder weniger die gleiche Qualität und Genauigkeit auf. Qualität und Genauigkeit werden im Wesentlichen durch die Methoden bestimmt, die zur Nachbearbeitung und Handhabung der Daten verwendet werden, daher sollten die Benutzer einen einzigen Standard haben, mit dem sie Genauigkeiten berechnen können, die für die angewendeten Methoden spezifisch sind.

2. Der neue Standard sollte modular sein:
Das alte Konzept „ein Sensor, mehrere Produkte“ gilt für die heutigen modernen Kartenerstellungspraktiken nicht mehr. Die Vielfalt der derzeit in der Kartenerstellung verwendeten Technologien erfordert neue Standards, die auf neue Sensortechnologien wie Lidar (topografisches Lidar und bathymetrisches Lidar), interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur (IFSAR und InSAR), Digitalkameras, Unterwasseruntersuchung durch Sonar usw. Daher sollte die Norm modular sein, in dem Sinne, dass sie eine Reihe von Unternormen umfassen sollte, die individuell auf verschiedene Technologien angewendet werden können. Beispielsweise kann eine Unternorm verwendet werden, um Genauigkeiten und Spezifikationen von Produkten zu definieren, die von bildgebenden Sensoren abgeleitet sind. Infolgedessen würde diese Produktgruppe (z. B. Orthofoto, kompilierte Karte und Höhendaten) dieselben vertikalen und horizontalen Genauigkeitsanforderungen haben.

Ein weiterer Unterstandard könnte sich mit den Spezifikationen und der Genauigkeit von Lidar- und IFSAR-Daten befassen und würde Produkte wie Höhendaten und ortho-ähnliche Intensitätsbilder definieren. und Seeböden.

Durch die Entwicklung eines einzigen Standards, der jeden Sensortyp einfach und eindeutig anspricht, beseitigt dieser modulare Ansatz die Verwirrung des Benutzers, wenn er versucht, mehrere unabhängige Standards von mehreren unabhängigen Behörden zu interpretieren. Modularität eignet sich auch gut für Veränderungen und Erweiterungen im Laufe der Zeit. Anstatt im Laufe der Zeit veraltet und unanwendbar zu werden, wird sich dieser modulare Standard ändern und anpassen, wenn neue Sensortechnologien und Produkte von der Geodatenerfassungs-Community hinzugefügt werden.

3. Die neue Norm sollte eine der beiden folgenden Maßnahmen anwenden, um die Genauigkeiten von Endprodukten zu klassifizieren:

a) Genauigkeit entsprechend der Auflösung der gelieferten Endprodukte
Beispielsweise sollte ein mit 15 cm GSD erstelltes Orthofoto eine horizontale Genauigkeit von RMSEX = RMSEY = 1,25*GSD (des Endprodukts) oder 18,75 cm aufweisen, unabhängig vom verwendeten Sensor oder der Flughöhe. The proposed accuracy figure is a little aggressive when compared with the current practice of assigning an ASPRS Class 1 accuracy of RMSEX = RMSEY = 30 cm for such a product. Vertical accuracy can be derived using a similar measure of RMSEV = 1.25*GSD (of the final delivered product) or 18.75 cm, versus the current practice of labeling such products with an ASPRS Class 1 accuracy of RMSEv = 20 cm for 2 ft contour intervals.

The standard should not allow for the production of orthophotos with a GSD that is smaller than the raw imagery GSD (the GSD during acquisition). However, the standard should allow for re-sampling of the raw imagery for the production of coarser orthophoto GSDs, as long as the final accuracy figures are derived from the re-sampled GSD and not the native raw imagery GSD. Using the resolution or GSD of the imagery in referencing the final product accuracy introduces a more scientific and acceptable approach since a product’s accuracy is no longer based on the paper scale of a map.

One may argue that some users (e.g., a soldier on a battlefield) may need hard copy maps for field investigations. This is a valid concern. The new standard should allow users the option to produce paper maps using any scale they choose, as long as the map accuracy is stated on the paper map and the scale is represented by a scale bar that automatically adjusts to the map scale.

b) Accuracy according to national map classes In this case, the standard can specify multiple map categories for all users, and the standard will provide specifications and accuracy figures to support each of these classes. The following proposed categories represent reasonable classes that should fit the needs of most, if not all users:

1. Engineering class-I grade maps that require a horizontal accuracy of RMSEX = RMSEY = 10 cm or better and vertical accuracy of RMSEv = 10 cm
2. Engineering class-II grade maps that require a horizontal accuracy of RMSEX = RMSEY = 20 cm or better and vertical accuracy of RMSEv = 20 cm
3. Planning class-I grade maps that require a horizontal accuracy of RMSEX = RMSEY = 30 cm or better and vertical accuracy of RMSEv = 30 cm
4. Planning class-II grade maps that require a horizontal accuracy of RMSEX = RMSEY = 50 cm or better and vertical accuracy of RMSEv = 50 cm
5. General purpose grade maps that require a horizontal accuracy of RMSEX = RMSEY = 75 cm or better and vertical accuracy of RMSEv = 75 cm
6. User defined grade maps that do not fit into any of the previous five categories.

This concept provides more flexibility for data providers in designing and executing the project. However, it may be problematic for users who are not well educated in relating map classes to product spatial resolution (GSD). Keep in mind that due to the fact that digital sensors are manufactured with different lenses and CCD array sizes, different scenarios for image resolution and post spacing may result in the same final product accuracies and therefore, it is important that users clearly define their required GSD or work with the vendor to determine the optimal GSD for their needs.

4. The new standard should address aerial triangulation, sensor position, and orientation accuracies:
Currently, there is no national standard that addresses the accuracy of sensor position and orientation. As a result, the subject has been left open to interpretation by users and data providers. The accuracy of direct or indirect sensor positioning and orientation (whether derived from aerial triangulation, IMU, or even lidar bore-sighting parameters) is a good measure to consider in determining the final accuracy of the derived products. Furthermore, issues can be detected and mitigated prior to product delivery if the standard defines and helps govern sensor performance. In the past, we adopted the rule that says aerial triangulation accuracy must be equal to RMSE = 1/10,000 of the flying altitude for Easting and Northing and 1/9,000 of the flying altitude for height. Obviously, the preceding criteria were based on the then-popular large format film cameras that were equipped with 150 mm focal length lenses. Today’s digital sensors come with different lenses and are flown from different altitudes to achieve the same ground sampling distance (GSD), so relying only on the flying altitude to determine accuracy is no longer scientific or practical and new criteria needs to be developed.

When examining the 1/9,000 and 1/10,000 criteria, the following accuracy figures apply for 1:7,200 scale imagery that is flown using a large format film metric camera. such as Leica RC-30 or Zeiss RMK, to produce a 1:1,200 scale map:

RMSEX = RMSEY = 1/10,000*H = 1/10,000*1,100 = 0.11 m
RMSEZ = 1/9,000*H = 1/9,000*1,100 = 0.12 m

When using the current ASPRS class 1 standard, the following accuracy figures would be expected for a map derived from the same imagery:

RMSEX = RMSEY = 0.30 m
RMSEZ = 0.20 m (assuming 0.60 m [2 ft] contours were generated from the imagery)

The previous accuracy figures call for aerial triangulation results that are 270% more accurate than the final map accuracy. Old photogrammetric processes and technologies required stringent accuracy requirements for aerial triangulation in order to guarantee the final map accuracy, and past map production methods have transitioned through many different manual operations that ultimately resulted in the loss of accuracy.

Today’s map-making techniques have been replaced with all-digital processes that minimize the loss of accuracy throughout the entire map production cycle. In my opinion, the new standard should support accuracy measurements for aerial triangulation based on the resulting GSD. Considering all of the advances we are witnessing in today’s map making processes, aerial triangulation horizontal and vertical accuracy of 200% of the final map accuracy should be sufficient to meet the proposed map accuracy. Accordingly, the aerial triangulation accuracy required to produce a map product with a final GSD of 0.15 m, regardless of the flying height, is shown below:

RMSEX = RMSEY = RMSEZ = 0.625*GSD = 0.625*0.15 = 0.09 m
(if the final map accuracy is based on RMSEX = RMSEY = RMSEZ = 1.25*GSD = 0.1875 m)

Similar calculations can determine the required accuracy for direct orientation (no aerial triangulation required) using systems such as IMUs. To derive the required accuracy for raw, pitch, heading, and position, the previous aerial triangulation error budget of 0.09 m can be used to mathematically derive the acceptable errors in the IMUderived sensor position and orientation.

Lastly, I feel that a new approach should be developed to calculate lidar orientation and bore sighting accuracies. Since the sensor’s geopositioning and not the laser ranging is the main contributor to the geometrical accuracy of lidar data, this calculation should link lidar final accuracy to sensor orientation and positioning accuracies. In the forthcoming issue of PE&RS, I will introduce the final part (Part III) of my answer which focuses on the importance for the new standard to deal with data derived from non-conventional modern mapping sensors such as lidar, IFSAR, and under water topographic survey using acoustic devices such as active SONAR (SOund Navigation And Ranging). In addition, Part III will provide recommendations on the statistical methodology and confidence level to be used in the standard.

Question: I noticed that according to both ASPRS and NSSDA standards, the vertical accuracy is more stringent than the horizontal accuracy. For example, if I produce orthophoto products from 15 cm (6 in.) digital imagery, the stated ASPRS standard for horizontal accuracy is 30 cm (1 ft), while the expected vertical accuracy is 20 cm (0.67 ft). We always believed that the vertical accuracy of any mapping product is less stringent than the horizontal accuracy. Warum das?

Dr. Abdullah: I am glad you brought up this important issue concerning existing mapping standards and how they apply differently to imagery acquired by the new digital sensors. I would like to correct your understanding of the ASPRS and National Standard for Spatial Data Accuracy (NSSDA) standards as they relate to the example you’ve provided. The horizontal and vertical accuracies figures in the example are contradictory not because the ASPRS standard is stated incorrectly but because of the way we associate the image resolution or the Ground Sampling Distance (GSD) with the standard’s defined map scale or contour intervals.

When softcopy photogrammetry was introduced in the early 1990s, it was standard practice to scan the film or the dispositive with 21 micron resolution or 1200 dpi (dots per inch). Therefore, for a negative film scale of 1:7,200 (1”=600’), which is designed to support a map scale of 1:1,200 (1”=100’) according to 6x enlargement ratio, the resulting Ground Sampling Distance (GSD) after scanning is 15 cm (6 in.). When we transitioned to digital aerial sensors, which essentially replaced film cameras, we maintained the same standards and conventions that we used for film products. As a result, digital imagery flown with 15 cm GSD are routinely used for the production of 1:1,200 (1”=100’) scale maps or orthophotos and 2 ft contours. So the confusion actually originated when we adopted the old conventions for the new mapping products from digital cameras.

The ASPRS standard did not specify a certain GSD for a certain map scale, but it did state that for class 1 mapping products, a 1=1,200 scale map should meet a Root Mean Squares Error (RMSE) of 30 cm horizontally. Also, the standard did not specify that imagery with 15 cm GSD had to be used for the production of 2 ft contours. The ASPRS standard states that the class 1 vertical accuracy for elevation data with 2 ft contour intervals must meet an RMSE of 20 cm however, when we extract accuracy figures for 15 cm imagery, we use the above mentioned association of map scale and GSD to apply the ASPRS accuracy standard for evaluating the new digital sensor data products.

This is clearly a confusing situation that we created ourselves due to the lack of concise mapping standards for the highly accurate products produced from modern digital sensors. Immediate needs forced the mapping community to adapt conventions and measures that were originally designed for film cameras and paper-based products. The well known “enlargement ratio”, which had been used in the past to determine how much film or dispositive could be enlarged to produce a final map with minimum or no degradation in quality, is no longer applicable in today’s digital world of geospatial data production. An enlargement ratio of 6 was widely accepted and used in the mapping industry when dealing with film-based mapping products however, some of the modern digital sensors are built with diiferent CCD size (i.e. 6 microns versus the 14 or 21 microns of scanned films) and a variety of lenses, and therefore, the enlargement ratio becomes irrelevant when compared to film scanned at 21 microns. In fact, the application of scale to digital imagery is not valid and only adds to the confusion, particularly since the concepts of paper scale and enlargement ratio are based on film or paper-based maps. Again, the contradicting accuracies represented in our original example are not derived from the ASPRS standard, but result from our misconception that digital imagery with a GSD of 15 cm is only suitable to produce a 1=1,200 (1”=100’) scale map with 2 ft. contours.

The ASPRS mapping standard, however, is problematic when applied to data from digital sensors. The ASPRS standard materialized in the 1980s and was approved in the 1990s, before digital sensors were used (or even existed) for mapping purposes. When we consider our level of achievement using today’s mapping processes, the ASPRS standard is outdated and no longer suitable for further advancement of digital passive and active sensors and to support technologies such as GPS and IMU, especially when the standard is based on mapping scale. Modern standards that are more suitable for digital maps and current and future technologies, such as digital cameras, lidar and IFSAR are needed to replace both the National Map Accuracy Standard (NMAS) and the ASPRS standard. A new set of standards should be developed based on the GSD of the digital data and the resolving power of the imaging sensor, and not on scale since digital scale can vary from one user to another based on the zoom ratio used to evaluate the data. These same arguments are valid for the more modern standard published by the Federal Geographic Data Committee, which is called the National Standard for Spatial Data Accuracy (NSSDA). The phrase “Accuracy Standard” in the NSSDA title is misleading and should be called “Testing Guidelines”. The term “standard test method” is defined by Wikipedia as follows: “to describe a definitive procedure which produces a test result. It may involve making a careful personal observation or conducting a highly technical measurement”. This definition does not apply to NSSDA since it does not quantify the testing threshold. To determine the final accuracies, the NSSDA provided a statistical acceptance formula based on 95% confidence level without addressing the threshold (in this case the “RMSE”). Users typically derive an RMSE value in order to use the NSSDA. When users address the NSSDA, we find they are often confused by these guidelines and misrepresent the standard in some way, such as mislabeling requirements (i.e., 2 ft RMSE at 95%). This example statistically makes no sense, since the term RMSE always refers to test results with a confidence level around 68% and not 95%. In my opinion, the industry desperately needs to reform and consolidate all three standards - NMAS, and ASPRS, and NSSDA - into one single unambiguous national standard that clearly defines procedures and acceptance or rejection thresholds for the different mapping products. This effort requires constructive and focused cooperation between the ASPRS and the FGDC (which represents almost all federal agencies) to draft a standard that’s based on today’s knowledge, practices, and vision for the future. This effort should focus on developing sets of standards that will remain applicable over time and will not quickly become obsolete as today’s innovations and technologies rapidly progress. In the next issue of this column, I will further discuss my ideas and thoughts on developing this standard, as well as the different conditions and parameters on which it should be based.

Question: What is a “bias” in mapping processing? Where does it come from? How is it calculated? How would one deal with it at different stages of the process?

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Question: Due to plate tectonics, the Earth’s crust is moving at a rate of 5cm per year. What impact does this have on our GPS solutions and the accuracy of jobs that requires very high coordinate measurements?

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Question: My questions are about accuracy degradation of horizontal and vertical data during the photogrammetric process for airplane based platforms. I know that there are many variables involved but is there a relative constant multiplier that determines the loss of accuracy between ground survey and AT results, as well as between AT results and final vector data and contours? Also, can I assume digital and film cameras will result in different multipliers? Finally, should the flying height be the sole determinant of the data accuracy?

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Question: Data re-projection is done all the time by both GIS neophytes and advanced users, but a slightly wrong parameter can wreak havoc with respect to a project’s destiny if undetected. Many update projects were originally performed in NAD27 and the client now wants the data moved to a more up-to-date datum. What happens behind the scenes when data gets re-projected? Other than embarking on an expensive ground survey effort, what assurances exist to give the user confidence that what has been done is correct? What special considerations should be taken into account when data is re-projected and what are the potential pitfalls? Is every dataset a candidate to be re-projected, if not, why not?

Complicating the re-projection piece, older projects may have been done in NGVD29 and need to be moved to NAVD88. Similar to what is above, what happens behind the scenes, and how do we know the result is correct? What are some of the commonly performed vertical shifts done in the industry? Is there a standardized practice to perform this task? What impact, if any, does this vertical shift play on contours. Why do some firms/clients/consultants feel it necessary to recollect spot elevations and regenerate the contours in the new vertical datum, rather than just shifting the contours generated from the older vertical datum? Under what circumstances would a vertical shift be ill-advised?

Dr. Abdullah: I personally consider this question among the most important issues I face as a mapping scientist. Despite full awareness of the importance of coordinate and datum conversions and the role they play on the accuracy of the final delivered mapping products, most users and providers have a very limited understanding and knowledge of the topic. The question accurately describes the common mistakes, misunderstandings, concerns and anxiety that many concerned users experience when accepting or rejecting a mapping product. I will try to address all aspects of the question as much as I can for its importance. I will start by describing “what is happening behind the scenes”.

Datums and Ellipsoids: Defined by origin and orientation, a datum is a reference coordinate system that is physically tied to the surface of the Earth with control stations and has an associated reference ellipsoid (an ellipse of revolution) that closely approximates the shape of the Earth’s geoid. The ellipsoid provides a reference surface for defining three dimensional geodetic or curvilinear coordinates and provides a foundation for map projection. Here in the United States, the old horizontal North American Datum of 1927 (NAD27) was replaced with a more accurate datum called the North American Datum of 1983 or NAD83. NAD83, which is a geocentric system with its center positioned close to the center of the Earth, utilizes the GRS80 ellipsoid that was recommended by the International Association of Geodesy (IAG). The NAD27, on the other hand, is a non-geocentric datum, utilizes an old reference ellipsoid or oblate spheroid (an ellipsoid of revolution obtained by rotating an ellipse about its shorter axis) called the Clark1866 spheroid.

Conversion Types: There are two types of conversions that can occur during any re-projection: datum transformation and projection system transformation. Datum transformation is needed when a point on the Earth used to reference a map’s coordinate system is redefined. As an example of datum transformation is upgrading older maps from the old American datum of NAD27 to the newer NAD83 datum. The coordinate system (not the coordinate values) such as the State Plane may be kept the same during the transformation but the reference datum is replaced. Projection system transformation is needed when a map’s projected coordinates are moved from one projection system to another, such as when a map is converted from a State Plane coordinate system to Universal Transverse Mercator (UTM). Here, the horizontal datum (i.e. NAD83) of the original and the transformed map may remain the same.

Datum Transformations: In the process of updating older maps produced in reference to NAD27, a datum transformation is required to move the reference point for the map from NAD27 to NAD83. Several different methods for transforming coordinate data are widely accepted in the geodetic and surveying communities. In North America, the most widely used approach is an intuitive method called NADCON (an acronym standing for North American Datum conversion) to translate coordinates in NAD27 to NAD83. NADCON uses a method in which are first and second order geodetic data in National Geodetic Services of NOAA (NGS) data base is modeled using a minimum curvature algorithm to produce a grid of values. Simple interpolation techniques are then used to estimate coordinate datum shift between NAD 83 and NAD27 at non-nodal points.. Those who utilize NADCON rarely obtain bad conversion results. Most of the common blunders and mistakes made by users while using different conversion tools result from not fully understanding the basics of geodetic geometry. As such, the process of conversion should be handled by individuals who have some understanding and experience in dealing with datum and coordinates conversion.

Once the Global Positioning System (GPS) came along, the discrepancies inherent in the original NAD83, which was first adjusted in 1986 and referred to as NAD83/86 to differentiate it from newer adjustments of NAD83, became apparent. New adjustments of NAD83 (HARN adjustment, designated NAD83 199X, where 199X is the year each state was re-adjusted) resulted in more accurate horizontal datums for North America. The multi-year HARN adjustments added more confusion to the already complicated issue of the North American Datum, especially when the user had to convert back–and-forth to the World Geodetic System of 1984 (WGS84)-based GPS coordinate determination. An ellipsoid similar to the GRS80 ellipsoid is used in the development of the World Geodetic System of 1984 (WGS84) coordinates system, which was developed by the Department of Defense (DoD) to support global activities involving mapping, charting, positioning, and navigation. Moreover, the DoD introduced WGS84 to express satellite positions as a function of time (orbits). The WGS84 and NAD83 were intended to be the same, but because of the different methods of realization, the datum differed slightly (less than 1 meter). Access to NAD83 was readily available through 250,000 or more of non-GPS surveyed published stations which were physically marked with a monument. WGS84 stations, on the other hand, were accessible only to DoD personnel. Many military facilities have WGS84 monuments that typically were positioned by point positioning methods and processed by the U.S. military agencies using precise ephemeris.

In 1994, the DOD decided to update the realization of WGS84 to account for plate tectonics since the original realization, as well as the availability of more accurate equipment and methods on the ground. In that decision, the new WGS84 was made coincident with the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) realization known as ITRF92 and was designated WGS84(G730), where G730 represents the GPS week number when it was implemented. In the late 1980s, the International Earth Rotation Service (IERS) introduced the International Reference System (ITRS) to support those civilian scientific activities that require highly accurate positional coordinates. Furthermore, the ITRS is considered to be the first major international reference system to directly address plate tectonics and other forms of crustal motion by publishing velocities and positions for its world wide network of several hundreds stations. The IERS, with the help of several international institutions, derived these positions and velocities using highly precise geodetic techniques such as GPS, Very Long Base Line Interferometery (VLBI), Satellite Laser Ranging (SLR), Lunar Laser Ranging (LLR), and Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite (DORIS). Every year or so since introducing ITRF88, the IERS developed a new ITRS realization such as ITRF89, ITRF90,…, ITRF97, ITRF00, etc Since the tectonic plates continue to move, subsequent realization of WGS84 were published such as WGS84(G873) and WGS84(G1150). One of the newest realization is equal to ITRF 2000 2001.0 (i.e., ITRF 2000 at 1/1/2001).

As time goes on, the NAD83 datum drifts further away from ITRF realization unless a new adjustment is conducted. The later HARN adjustments, for example, are closer in values to the NGS coordinated network of Continuously Operating Reference Stations (CORS) system than the earlier ones. CORS provides GPS carrier-phase and code-range measurements in support of three-dimensional positioning activities throughout the United States and its territories. Surveyors can apply CORS data to the data from their own receivers to position points. The CORS coordinates in the U.S. are computed using ITRF coordinates and then transformed to NAD83. The problem with using ITRF for this purpose lies in the fact that the coordinates are constantly changing with the recorded movement of the North American tectonic plate. In the latest national adjustment of NAD83, conducted in 2007, only the CORS positions were held fixed while adjusting all other positions. This resulted in ITRF coordinates for all NGS positions used in the adjustment as opposed to only CORS published ITRF positions.

Projection System Transformation: Projected coordinates conversion, such as converting geographic coordinates (latitude and longitude) of a point to the Universal Transverse Mercator (UTM) or a State Plane Coordinates System, represents another confusing matter among novice users. State plane coordinate systems, for example, may include multiple zones (e.g., south, north, central, etc.) for the same state, and unless the task is clear, the user may assign a certain coordinates set to the wrong zone during conversion. The vertical datum conversion poses a similar risk as here in the U.S., maps were originally compiled in reference to the old North-America Geodetic Vertical Datum of 1929 (NGVD29) and conversion is necessary to relate data back and forth between the NGVD29 and the new more accurate vertical datum of 1988 (NAVD88). Similar problems arose since most surveying practices are conducted using GPS observations. Satellite observations are all referenced to the ellipsoid of WGS84 and the user has to convert the resulting elevation to geoid-based orthometric heights using a published geoid model.

As for NAD83 updates, the geoid model also went through many re-adjustments and different geoid models were published over the years such as geoid93, geoid99, geoid03, and the most recent geoid06, which only covers Alaska so far. Without having details about the data at hand, a user may easily assign the wrong geoid model during conversion, resulting in sizable bias in elevation for a small project. When a new geoid model is published, a new grid of geoid heights (the separation between ellipsoid and geoid) is provided and most conversion packages utilize these tabulated values to interpolate the elevation for non-nodal positions. As for the vertical datum conversion between NGVD29 and NAVD88, a program similar to NADCON called VERTCON is used throughout the industry to convert data from the old to the new vertical datum.

Judgment Calls: As for the question of whether “every dataset is a candidate to be re-projected”, the answer is simply NO. To transform positional coordinates between ITRF96 and NAD83(CORS96), U.S. and Canadian officials jointly adopted a Helmert transformation for this purpose. Helmert Transformation, which is also called the “Seven Parameter Transformation”, is a mathematical transformation method within a three dimensional space used to define the spatial relationship between two different geodetic datums. The IERS also utilized a Helmert transformation to convert ITRF96 and other ITRS realization. The NGS has included all of these transformations in a software package called Horizontal Time- Dependent Positioning (HDTP), which a user can down load from the NGS site http://www.ngs.noaa.gov/TOOLS/Htdp/Htdp.html.

While the Helmert transformations are appropriate for transforming positions between any two ITRS realization or between any ITRS realization and NAD83(CORS96), more complicated transformations are required for conversions involving NAD27, NAD83/86, and NAD83(HARN) as the inherited regional distortion can not reliably be modeled by simple Helmert transformation. Even with the best Helmert transformation employed in converting positions from NAD27 to NAD83(CORS96), the converted positions may still be in error by as much as 10 meters. In a similar manner, NAD83(86) will contain distortion in the 1 meter level while NAD83(HARN) will contain a distortion in the 0.10 meter level.

In summary on the conversion possibilities and tools, HTDP may be used for converting between members of set I of reference frames [NAD83(CORS96), ITRF88, ITRF89. and ITRF97] while NADCON can be used for conversion between members of set II of reference frames [NAD27, NAD83(86), and NAD83(HARN)]. No reliable transformation tool is available to convert between members of set I and set II of reference frames, in addition no conversion is available for transforming positions in NAD83(CORS93) and/or NAD83(CORS94) to any other reference frames. As for WGS84 conversions, it is generally assumed that WGS84(original) is identical to NAD83(86), WGS84(G730) is identical to ITRF92, and that WGS84(G873) is identical to ITRF96. Other transformations between different realizations of WGS84 and ITRF are also possible.

Based on the above discussions, data conversion between certain NAD83 and WGS84 is not always possible or reliable. As I mentioned earlier, existing data in NAD83 may not be accurately converted to certain WGS84 realizations as NGS did not publish all reference points in WGS84 and most WGS84 reference points are limited to military personnel. Unless a new survey is conducted in WGS84, it is always problematic to convert older versions of NAD83-based data from and to the newer WGS84 realizations. Conversion packages that make such tasks possible assume the term “WGS84” to be equal to the first realization of WGS84, which was intended to be equal to NAD83/86.

Free Conversion Tools:
GEOTRANS: The US Army Corps of Engineers provides a coordinate transformation package called “GEOTRANS” free to any US citizen. In a single step, user can utilize GEOTRANS to convert between any of the following coordinate systems, and between any of over 100 datums: Geodetic (Latitude, Longitude), Geocentric 3D Cartesian, Mercator Projection, Transverse Mercator Projection, Polar Stereographic Projection, Lambert Conformal Conic Projection, UTM, UPS, MGRS. The “GEOTRANS” is also distributed with user manual and Dynamic Link Library (DLL) which users can use it in their software

CorpsCon: Another good free package called CorpsCon is distributed by US Army Topographic Engineering Center (TEC) and solely for coordinates conversion for territory located within the United States of America.

Effect of Datum Conversion on Contours: When existing sets of contours are converted from one vertical datum to another, the resulting contours do not comply with the rules set governing contour modeling. Contours are usually collected or modeled with exact multiples of the contour interval (e.g., for 5-ft contours, it is 300, 305, 310, etc.). Applying a datum shift to these contours could result in the addition or subtraction of sub-foot values depending on the datum difference therefore the contours will no longer represent exact multiples of the contour interval (for the previous 5-ft contour example, the new contours may carry the following values 300.35, 305.35, 310.35, etc., assuming that the vertical datum shift is about 0.35 ft). Consequently, after conversion, a new surface should be modeled and a new set of contours that are an exact multiple of the contour interval should be generated.

Similar measures should be taken for the spot elevations, as they represent a highest or lowest elevation or a region between two contours without exceeding the contour interval. When the new contours are generated, the new contours are no longer in the same locations as the previous set of contours. The existing spot elevations may no longer satisfy the condition for spot elevations, and new spot elevations may need to be compiled. Vertical shift based on one shift value is not recommended for large projects as the geoid height may change from one end of the project to another. The published gridded geoid heights data should be consulted when converting the vertical datum for large projects that span a county or a state. Small projects may have one offset value and therefore applying one shift value that is derived from the suitable geoid model tables for the project area may be permissible.

Conversion Errors and Accuracy Requirements: As a final note, the previous discussions on the effect of conversion accuracy on the final mapping product may not pose a problem if the accuracy requirement is lenient and the discrepancy between the correct and assumed coordinates values fall within the accuracy budget. To clarify this point, the difference between NAD83(86) and NAD83(HARN) in parts of Indiana, is about 0.23 meter. Therefore, if you provide mapping products such as an ortho photo with 0.60 meter resolution or GSD (scale of 1:4800) and whose accuracy is specified according to the ASPRS accuracy standard to be an RMSE of 1.2 meter, the 0.23 meter errors inherited in the produced ortho photo due to the wrong coordinates conversion may go by undetected, as opposed to providing ortho photos with 0.15 meter resolution (scale of 1:1,200) with an accuracy requirement of 0.30 meter where the error in the data consumes most of the accuracy budget for the product. However, errors should be detected and removed from the product no matter how large or small they are.

Best Practice: In conclusion, I would like to provide the following advice when it comes to datum and coordinate conversion:

1. When it comes to coordinate conversion, DO NOT assign the task to unqualified individuals. The term “unqualified” is subjective and it varies from one organization to another. Large organizations that employ staff surveyors and highly educated individuals in the field may not trust the conversions made by staff from smaller organizations that can not afford to hire specialists. No matter what the size of your organization, practice caution when it comes to assigning coordinate and datum conversion tasks. Play it safe.

2. Seek reliable and professional services when it comes to surveying the ground control points for the project. Reliable surveying work should be performed or supervised and signed on by a professional license surveyor. Peer reviews within the surveying company of the accomplished work represents professional and healthy practices that may save time and money down the road.

3. GIS data users need to remember that verifying the product accuracy throughout the entire project area is a daunting task if it is all possible. Therefore, it is necessary to perform field verification for the smallest statistically valid sample of the data and rely on the quality of the provided services and the integrity of the firm or individuals provided such services for all areas fall outside the verified sample. That is why selecting professional and reputable services are crucial to the success of your project.

4. When contracting surveyors to survey ground control points for the project, ask them to provide all surveyed coordinates in all possible datums and projections that you may use for the data in the future. Surveyors are the most qualified by training to understand and manipulate datums and projections and it does not cost them much to do the conversion for you. It is recommended that in your request for proposal you ask the surveying agency to provide the data in the following systems:

Horizontal Datum: NAD27 (if necessary), WGS84, NAD83/86 (if necessary), NAD83/latest HARN, NAD83/CORS, NAD83/2007.

Coordinates System (projected): Geographic (latitude, longitude), UTM (correct zone), Sate Plane Coordinate System

Vertical Datum: WGS84 ellipsoidal heights NGVD29 (if necessary), NAVD88 (latest geoid model).

5. When you are asked to provide data for a client, always make sure that you have the right information concerning the datum and projection. It is common to find that people ask for NAD83 without reference to the version of NAD83. If this is the case, ask them specify whether it is NAD83/86, NAD83/HARN (certain year), NAD83/CORS, or NAD83/2007.

6. If you are handed control data from a client or historical data to support their project, verify the exact datum and projection for that data.

7. If a military client asks you to deliver the data in WGS84, verify whether they mean the first WGS84 where the NAD83 was nominally set equal to WGS84 in the mid 80s. Most of their maps are labeled WGS84, referring to the original WGS84. Otherwise, provide them with NAD83/CORS or ITRF at a certain epoch suitable for the realization they requested, unless they give you access to the WGS84 monument located in or near their facility. The most accurate approach for obtaining WGS84 coordinates is to acquire satellite tracking data at the site of interest. However, it is unrealistic to presume that non-military users have access to this technique.

8. Pay attention to details. People are frequently confused about the vertical datum of the data. Arm yourself with simple, yet valuable, knowledge about vertical datums. If the project is located along the U.S. coastal areas, the ellipsoidal height should always be negative as the orthometric height (i.e., NAVD88) is close to mean sea level or zero value and the geoid height is negative. Therefore, if you are handed data with an incorrectly-labeled vertical datum, look at the sign of the elevations given for the project. A negative sign for elevation data on U.S. coastal projects is an indication that the data is in ellipsoidal heights and not orthometric heights (such as NAVD88).

9. Equip your organization with the best coordinate conversion tools available on the market. Look for a package that contains details of datum and projection in its library. Here apply the concept of the more the better.

10. Cross check conversion from at least two different sources. It is a good practice to make available at least two credited conversion packages to compare and verify conversion results.

11. If you are not sure about your conversion, or the origin of the data that you were handed, always look for supplementary historical or existing ground control data to verify your position. Take advantage of resources available on the Internet, especially the NGS site. Many local and state governments also publish GIS data for public use on their web sites. Even “Google Earth” may come in handy for an occasional sanity check.

Question: What is the correlation between pixel size of the current mapping cameras in use and the mapping accuracy achievable for a given pixel size? z.B. for data collected at a 30 cm GSD what would be the best mapping horizontal accuracy achievable?

Dr. Abdullah: Unlike f lm-based imagery, digital imagery produced by the new aerial sensors is not referred to by its scale as the scale of digital imagery is diff cult to characterize and is not standardized. Digital sensors with different lenses and sizes of the Charge Coupled Device (CCD) can produce imagery from different altitudes with different image scales, but with the same ground pixel resolution. In addition, the small size of the CCD array of the digital sensors results in very small scale as compared to the f lm of the f lm-based cameras. This latter fact has made it diff cult to relate the image scale to map scale through a reasonable enlargement ratio as is the case with flm-based photography. As an example, the physical dimension of the individual CCD on the ADS40 push broom sensor is 6.5 um therefore for imagery collected with a Ground Sampling Distance (GSD) of 0.30 m, the image scale is equal to (6.5/0.30x1000000) or 1:46,154. Such small scale can not be compared to the scale of the equivalent f lm imagery or 1:14,400 which is suitable to produce maps with a scale of 1:2,400 or 1&rdquo=200&rsquo. Here, the conventional wisdom in relating the negative scale to map scale, which has been practiced for the last few decades is lost, perhaps forever. Traditionally in aerial mapping, the f lm is enlarged 6 times to produce the suitable map or ortho photo products. This enlargement ratio is too small to be used with the imagery of the new digital sensors if we equate the CCD array to the f lm of the f lm-based aerial camera. Imagery from the ADS40 sensor as it is used today has an enlargement ratio of 19! Traditionally, aerial f lm is scanned at 21 um resolution and Table 1 lists the different f lm scales, the resulting GSD, and the supported map scale based on an enlargement ratio of 6.


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