Un ellipsoïde est une figure géométrique tridimensionnelle qui ressemble à une sphère, mais dont l’axe équatorial (a dans la figure 2.15.1, ci-dessus) est légèrement plus long que son axe polaire (b). L’axe équatorial du Système géodésique mondial de 1984, par exemple, est environ 22 kilomètres plus long que l’axe polaire, une proportion qui ressemble beaucoup au sphéroïde aplati qu’est la planète Terre. Les ellipsoïdes sont couramment utilisés comme substituts des géoïdes afin de simplifier les mathématiques nécessaires à la mise en relation d’une grille de système de coordonnées avec un modèle de la forme de la Terre. Les ellipsoïdes sont de bonnes, mais pas parfaites, approximations des géoïdes. La carte de la figure 2.15.2, ci-dessous, montre les différences d’élévation entre un modèle de géoïde appelé GEOID96 et l’ellipsoïde WGS84. La surface du GEOID96 s’élève jusqu’à 75 mètres au-dessus de l’ellipsoïde WGS84 au-dessus de la Nouvelle-Guinée (où la carte est colorée en rouge). Dans l’océan Indien (où la carte est colorée en violet), la surface de GEOID96 tombe environ 104 mètres en dessous de la surface de l’ellipsoïde.
De nombreux ellipsoïdes sont utilisés dans le monde. (Wikipedia présente une liste dans son entrée sur les ellipsoïdes terrestres) Les ellipsoïdes locaux minimisent les différences entre le géoïde et l’ellipsoïde pour des pays ou des continents individuels. L’ellipsoïde de Clarke 1866, par exemple, minimise les écarts en Amérique du Nord. Le Système de référence nord-américain de 1927 (NAD 27) associe la grille de coordonnées géographiques à l’ellipsoïde de Clarke 1866. Le NAD 27 impliquait un ajustement des coordonnées de latitude et de longitude de quelque 25 000 emplacements de points de contrôle géodésique à travers les États-Unis. Cet ajustement à l’échelle nationale commençait à partir d’un point de contrôle initial à Meades Ranch, au Kansas, et visait à concilier les divergences entre les nombreux levés de contrôle locaux et régionaux qui l’avaient précédé.
Le North American Datum de 1983 (NAD 83) impliquait un autre ajustement à l’échelle nationale, rendu nécessaire en partie par l’adoption d’un nouvel ellipsoïde, appelé GRS 80. Contrairement à Clarke 1866, le GRS 80 est un ellipsoïde global centré sur le centre de masse de la Terre. Le GRS 80 est essentiellement équivalent au WGS 84, l’ellipsoïde global sur lequel est basé le système de positionnement global. Le NAD 27 et le NAD 83 alignent tous deux les grilles des systèmes de coordonnées sur des ellipsoïdes. Ils diffèrent simplement en ce qu’ils se réfèrent à des ellipsoïdes différents. Parce que Clarke 1866 et GRS 80 diffèrent légèrement dans leur forme ainsi que dans la position de leurs points centraux, l’ajustement du NAD 27 au NAD 83 a impliqué un déplacement de la grille de coordonnées géographiques. Étant donné qu’une variété de référentiels restent utilisés, les professionnels du géospatial doivent comprendre ce changement, ainsi que la façon de transformer les données entre les référentiels horizontaux.
L’affirmation précédente reste vraie malgré le fait que le NAD 83 sera bientôt abandonné dans le cadre de la modernisation en cours du système national de référence spatiale des États-Unis par le National Geodetic Survey. Le passage d’un système de référence « passif » basé sur un ellipsoïde à un système dynamique basé sur le GPS était prévu pour 2022, mais il a depuis été reporté à 2024 ou -25. Visitez le National Geodetic Survey pour obtenir les dernières informations.