Réponse courte

NAD83 et WGS84 ne sont pas le même datum, même s'ils partagent essentiellement le même ellipsoïde (GRS80 contre l'ellipsoïde WGS84, qui diffèrent de fractions de millimètre). NAD83 est ancré à l'intérieur stable de la plaque tectonique nord-américaine et se déplace avec elle ; WGS84 est maintenu aligné sur le cadre de référence mondial ITRF. Comme l'Amérique du Nord dérive d'environ 2-2,5 cm/an, les deux cadres — qui concordaient à moins d'un mètre près à la fin des années 1980 — diffèrent désormais d'environ 1-2 mètres dans les États-Unis contigus, davantage vers l'Alaska. Que cela compte dépend entièrement de votre tolérance : invisible sur une carte thématique à l'échelle d'un État, inacceptable pour des travaux cadastraux, d'ingénierie ou de GNSS de précision. La solution consiste à suivre explicitement le datum et à appliquer une vraie transformation, et non à supposer que les deux sont interchangeables.

Pourquoi ils s'éloignent

Un datum géographique est une réalisation d'un cadre de référence : un ensemble de coordonnées de stations plus un modèle de la façon dont la surface terrestre se rapporte à un ellipsoïde.

  • WGS84 est maintenu par la NGA américaine et ses réalisations successives (G730, G1150, G1674, G1762, G2139…) sont alignées sur l'ITRF, un cadre géocentrique qui ne tourne avec aucune plaque unique. Un point au sol au Kansas voit donc sa latitude/longitude WGS84 changer lentement au fil du temps à mesure que la plaque le transporte.
  • NAD83 (en particulier NAD83(2011) et les anciens NAD83(CORS96), HARN, etc.) est défini de sorte que la plaque nord-américaine stable soit, par construction, immobile. Une borne au Kansas conserve essentiellement la même coordonnée NAD83 d'une décennie à l'autre.

L'écart entre eux n'est donc pas un biais fixe — il croît. C'est aussi pourquoi « WGS84 » seul est ambigu : un jeu de données WGS84 des années 1990 et un actuel diffèrent. Le futur NATRF2022 américain remplacera NAD83 et sera explicitement fixé à la plaque par rapport à l'ITRF, formalisant cette relation.

Quand la différence compte (et quand elle ne compte pas)

Elle compte lorsque :

  • Vous combinez du GNSS de qualité levé (souvent livré en ITRF/WGS84 ou NAD83(2011) avec une époque) avec des couches cadastrales ou d'ingénierie. Un décalage de 1-2 m peut déplacer une limite de l'autre côté d'une clôture.
  • Vous empilez des données faisant autorité — des parcelles de comté (State Plane NAD83) contre une trace GPS WGS84 — et calculez des intersections ou des distances.
  • Vous travaillez en Alaska ou près des limites de plaques, où l'écart et son taux sont plus importants.

Elle ne compte généralement pas lorsque :

  • La sortie est une carte de synthèse à petite échelle où 1-2 m est bien en deçà de la largeur des symboles et de l'épaisseur des traits.
  • Toutes vos données partagent déjà un même datum et vous ne mélangez jamais d'observations WGS84/ITRF brutes.

Le danger est silencieux : la plupart des fonds de carte nord-américains sont en Web Mercator (EPSG:3857, basé sur WGS84), donc les données WGS84 « se calent » visuellement sur eux tandis que les données NAD83 sont décalées d'un mètre ou deux — facile à manquer au dézoom, coûteux à l'échelle du levé.

La bonne transformation

L'erreur consiste à laisser le logiciel appliquer une transformation nulle (traiter NAD83 ≈ WGS84 comme identiques). Pour des travaux infra-métriques, utilisez une transformation de datum publiée.

Dans PROJ / QGIS, lorsque vous reprojetez de NAD83 vers WGS84, QGIS propose une liste d'opérations disponibles avec leur précision. Choisissez-en une avec une précision indiquée plutôt que l'identité « approximative ». Le pipeline de transformation de NAD83(2011) vers une réalisation ITRF/WGS84 actuelle utilise une transformation de Helmert dépendante du temps (à 14 paramètres) — c'est pourquoi l'époque de vos données compte.

Dans PostGIS, reprojetez explicitement et soyez conscient qu'un simple ST_Transform entre 4269 (NAD83) et 4326 (WGS84) peut n'appliquer qu'une transformation nulle à moins qu'un pipeline plus spécifique ne soit demandé :

-- Naïf : peut traiter NAD83 et WGS84 comme identiques
SELECT ST_Transform(geom, 4326) FROM parcels;

-- Pipeline explicite (PostGIS 3.4+ / PROJ) pour le contrôle
SELECT ST_TransformPipeline(geom,
  'urn:ogc:def:coordinateOperation:EPSG::<op_code>', 4326) FROM parcels;

Consultez epsg.io pour les codes EPSG spécifiques : EPSG:4269 = NAD83 géographique, EPSG:4326 = WGS84 géographique, EPSG:6318 = NAD83(2011) géographique.

Exemple concret : choisir un SCR d'analyse

Vous recevez des données de parcelles en State Plane (NAD83) et une trace GPS de terrain enregistrée en WGS84 lon/lat, et vous devez calculer la surface de chevauchement.

  1. Identifiez le SCR déclaré de chaque couche avant de toucher à la géométrie. Confirmez la zone State Plane (par ex. EPSG:2229, California Zone 5, pieds de levé américains) et que la trace GPS est en EPSG:4326.

  2. Décidez du SCR d'analyse selon la tâche de mesure et l'étendue. Pour une surface à l'échelle d'un comté, vous voulez un SCR projeté en mètres ou en pieds dont la zone correspond à la zone d'intérêt — la zone State Plane NAD83 des parcelles, ou l'UTM NAD83 (par ex. EPSG:26911 pour l'UTM 11N) si la zone chevauche plusieurs zones State Plane.

  3. Reprojetez les deux couches vers ce SCR unique, en appliquant une vraie transformation de datum pour la trace WGS84 :

    ogr2ogr -t_srs EPSG:26911 -s_srs EPSG:4326 track_utm.gpkg track.gpkg
ogr2ogr -t_srs EPSG:26911 parcels_utm.gpkg parcels.gpkg

  4. Vérifiez les unités. Confirmez que le SCR utilise des mètres (ou des pieds de levé américains — ne mélangez jamais les deux ; le pied de levé américain et le pied international diffèrent d'environ 2 ppm, ce qui compte sur les distances State Plane).

  5. Validez. Mesurez une longueur de clôture ou une dimension de parcelle connue et comparez à l'enregistrement ; superposez à l'imagerie ortho et confirmez l'alignement dans la tolérance.

  6. Documentez le SCR source, le SCR d'analyse, la transformation utilisée (et sa précision) et l'époque des données dans les notes du projet.

Pièges courants et leurs causes

  • Supposer que NAD83 == WGS84. Vrai dans les années 1980, faux maintenant — la plaque a bougé. Le logiciel applique par défaut une transformation nulle parce qu'elle est « assez bonne » pour l'affichage, ce qui entraîne les gens à ignorer un écart réel.
  • Utiliser le Web Mercator (EPSG:3857) pour les mesures. C'est un pseudo-Mercator mondial avec une distorsion sévère de surface/distance loin de l'équateur ; il existe pour le rendu de tuiles, pas pour l'analyse.
  • Attribuer un SCR pour « déplacer » une couche. Attribuer (définir) un SCR ne fait qu'étiqueter les coordonnées existantes ; c'est correct seulement lorsque les coordonnées y sont réellement exprimées. Pour changer les positions, vous reprojetez. Confondre les deux est le classique bug « ma couche a sauté ».
  • Ignorer le pied de levé américain contre le pied international. Le State Plane utilise historiquement le pied de levé américain ; choisir le mauvais pied biaise discrètement chaque coordonnée.
  • Omettre l'époque. Avec des cadres dynamiques, une coordonnée sans date est incomplète pour des travaux de précision.

AQ et validation

  • Confirmez le SCR et le datum déclarés de chaque couche (pas seulement le « GCS »).
  • Vérifiez la précision indiquée de la transformation choisie ; rejetez les transformations nulles silencieuses pour les travaux infra-métriques.
  • Superposez à une imagerie de référence de haute précision et à un point de calage connu.
  • Vérifiez les unités horizontales et verticales ; l'altitude cache souvent un datum vertical distinct (NAVD88 contre ellipsoïdal).
  • Consignez le SCR source, le SCR d'analyse, la transformation, les unités et l'époque.

Le point de vue Bathyl

Nous traitons la chaîne de coordonnées comme une partie du livrable, et non comme une réflexion après coup : le datum source, la transformation exacte appliquée (avec sa précision), le SCR d'analyse, les unités et l'époque voyagent tous avec les données. En Amérique du Nord, la distinction NAD83/WGS84 est suffisamment petite pour être ignorée sur une carte de synthèse et suffisamment grande pour fausser un levé de limites — la seule valeur par défaut sûre est donc de rendre le datum explicite et de laisser la tolérance de la tâche décider.

Lectures complémentaires

Sources