Ein Ellipsoid ist eine dreidimensionale geometrische Figur, die einer Kugel ähnelt, deren Äquatorialachse (a in Abbildung 2.15.1, oben) jedoch etwas länger ist als ihre Polarachse (b). Die Äquatorialachse des World Geodetic System von 1984 ist z. B. etwa 22 Kilometer länger als die Polarachse, ein Verhältnis, das dem abgeflachten Sphäroid der Erde sehr ähnlich ist. Ellipsoide werden häufig als Ersatz für Geoide verwendet, um die Mathematik zu vereinfachen, die erforderlich ist, um ein Koordinatensystem-Gitter mit einem Modell der Erdform in Beziehung zu setzen. Ellipsoide sind gute, aber nicht perfekte Annäherungen an Geoide. Die Karte in Abbildung 2.15.2 unten zeigt die Höhenunterschiede zwischen einem Geoidmodell namens GEOID96 und dem WGS84-Ellipsoid. Die Oberfläche von GEOID96 erhebt sich bis zu 75 Meter über das WGS84-Ellipsoid über Neuguinea (wo die Karte rot eingefärbt ist). Im Indischen Ozean (wo die Karte violett eingefärbt ist), fällt die Oberfläche von GEOID96 etwa 104 Meter unter die Ellipsoidoberfläche.
Eine Vielzahl von Ellipsoiden ist weltweit in Gebrauch. (Wikipedia präsentiert eine Liste in seinem Eintrag über Erd-Ellipsoide) Lokale Ellipsoide minimieren die Unterschiede zwischen dem Geoid und dem Ellipsoid für einzelne Länder oder Kontinente. Das Ellipsoid von Clarke 1866 zum Beispiel minimiert die Abweichungen in Nordamerika. Das Nordamerikanische Datum von 1927 (NAD 27) verbindet das geografische Koordinatennetz mit dem Ellipsoid von Clarke 1866. NAD 27 beinhaltete eine Anpassung der Breiten- und Längenkoordinaten von etwa 25.000 geodätischen Kontrollpunkten in den gesamten USA. Die landesweite Anpassung begann mit einem ersten Kontrollpunkt auf der Meades Ranch in Kansas und sollte Diskrepanzen zwischen den vielen lokalen und regionalen Kontrollmessungen ausgleichen, die dem NAD 27 vorausgingen.
Das Nordamerikanische Datum von 1983 (NAD 83) beinhaltete eine weitere landesweite Anpassung, die zum Teil durch die Annahme eines neuen Ellipsoids, GRS 80 genannt, erforderlich wurde. Im Gegensatz zu Clarke 1866 ist GRS 80 ein globales Ellipsoid, das auf den Massenschwerpunkt der Erde zentriert ist. GRS 80 ist im Wesentlichen äquivalent zu WGS 84, dem globalen Ellipsoid, auf dem das Global Positioning System basiert. NAD 27 und NAD 83 richten beide Koordinatensystem-Gitter auf Ellipsoide aus. Sie unterscheiden sich lediglich dadurch, dass sie sich auf unterschiedliche Ellipsoide beziehen. Da sich Clarke 1866 und GRS 80 sowohl in der Form als auch in der Lage ihrer Mittelpunkte geringfügig unterscheiden, bedeutet die Umstellung von NAD 27 auf NAD 83 eine Verschiebung des geografischen Koordinatennetzes. Da weiterhin eine Vielzahl von Bezugssystemen verwendet wird, müssen Geodatenexperten diese Verschiebung verstehen und wissen, wie sie Daten zwischen horizontalen Bezugssystemen transformieren können.
Die vorangegangene Aussage gilt trotz der Tatsache, dass NAD 83 als Teil der laufenden Modernisierung des Nationalen Geodätischen Vermessungsamtes der USA (National Spatial Reference System) bald eingestellt wird. Die Umstellung von einem „passiven“ ellipsoidbasierten Referenzsystem auf ein GPS-basiertes dynamisches System war für 2022 geplant, wurde aber inzwischen auf 2024 oder -25 verschoben. Besuchen Sie die National Geodetic Survey für die neuesten Informationen.