2020年12月30日，上海市公布自2021年1月1日起，在全市范圍內(nèi)啟用“上海2000相對獨立的平面坐標系統(tǒng)”（簡稱“上海2000坐標系”）。

來源：上海市規(guī)劃和自然資源局（公眾號“上海規(guī)劃資源”）,轉(zhuǎn)自：GIS圈

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原標題：【科普】帶你認識上海2000坐標系

1. 中國新一代大地坐標系，2000國家大地坐標系

首先坐標系的確立是一件大事情。經(jīng)國務(wù)院批準，我國自2008年7月1日起，啟用2000國家大地坐標系，英文縮寫CGCS2000，這是我國新一代的大地基準。

為什么要坐標系統(tǒng)？道理很簡單，人類活動要搞建設(shè)就需要丈量、作規(guī)劃就需要全國統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，來統(tǒng)一全國的測繪成果。

1954年我國建立了之一代國家大地坐標系統(tǒng)，即北京54坐標系，英文縮寫B(tài)J54，坐標原點在蘇聯(lián)，橢球參數(shù)直接拿蘇聯(lián)的。之一代坐標系的橢球參數(shù)不夠精確，坐標系延伸到我國差異就明顯了。于是，1980年我國建立了第二代國家大地坐標系統(tǒng)，大地原點在陜西西安，即西安80坐標系，英文縮寫XIAN80，采用了國際橢球參數(shù)，精度相對提高了。這兩代坐標系事實上都是二維平面坐標系，由于各種原因, 在很長一段時期，許多領(lǐng)域這兩代坐標系統(tǒng)混合使用, 給測繪工作帶來了一定的復(fù)雜性。

相比較前面兩代國家大地坐標系統(tǒng)，CGCS2000是真正意義上全球化、三維空間化的坐標系，坐標系原點是地球的質(zhì)心，新坐標系實現(xiàn)了由地表原點到地心原點、由二維到三維、由低精度到高精度的轉(zhuǎn)變，更加適應(yīng)現(xiàn)代空間技術(shù)發(fā)展趨勢，有利于應(yīng)用現(xiàn)代衛(wèi)星定位技術(shù)對大地坐標框架進行維護和快速更新, 有利于提高測繪成果的精度, 有利于地理信息要素的快速采集與更新,有利于快速測定高精度的大地控制點的三維坐標, 從而提高測繪工作效率和基礎(chǔ)保障能力，推動自然資源、經(jīng)濟建設(shè)、航空航天、陸海一體、遙感監(jiān)測等各領(lǐng)域數(shù)據(jù)的深度融合，對國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮重要作用。那么多好處，其實歸根結(jié)底是國家發(fā)展需要，北斗上天，九天攬月，這些都需要自主定義的新一代大地坐標系，因此國家要求現(xiàn)在所有新的測繪成果都必須使用CGCS2000。

2. 上海新一代城市平面坐標系，上海2000坐標系的誕生

國家級的坐標系有了，到了具體的地區(qū)和城市，有時候用起來很麻煩，坐標值的位數(shù)很長，因此一些地區(qū)和城市會在國家坐標系的基礎(chǔ)上建立自己相對獨立的平面坐標系統(tǒng)。

國家大地坐標系和城市獨立平面坐標系統(tǒng)的關(guān)系就是從一個球體表面變成一個平面的轉(zhuǎn)換過程，即投影。我國的平面坐標系統(tǒng)采用高斯投影，其平面坐標稱為高斯坐標，并且規(guī)定：一個城市只應(yīng)建立一個與國家坐標系統(tǒng)相聯(lián)系的、相對獨立和統(tǒng)一的城市坐標系統(tǒng)，并經(jīng)上級行政主管部門審查批準后方可使用。

城市相對獨立的平面坐標系統(tǒng)的定義還是相對好理解的，與我們普通的平面笛卡爾坐標系基本一樣。我們一般可以用一點一線一面一方向來概括。

點就是我們坐標系的原點，線就是我們的中央子午線，面就是我們的投影面，方向就是我們這條線（中央子午線）的北指向。點、線、面、方向的合理選擇的最終目的都是為了控制城市的邊緣變形。一般而言，原點選在城市中心，如同我國的西安80系一樣，它選在了中國的中心；中央子午線一般也是選在城市的中心線左右；投影面一定要選好，因為三維坐標投影在不同投影面上會得到不同的坐標，也會導(dǎo)致邊緣變形的不同；故此為了使得邊緣變形更佳，中央子午線和投影面的選擇是一個漸次迭代逼近的過程。方向一般選擇指北方向，與國家坐標系保持一致。

上海早在上世紀五、六十年代，為統(tǒng)一解放前遺留下來的多個坐標系統(tǒng)，建立了基于54橢球，中央子午線為121°28′，平面原點為國際飯店樓頂旗桿中心，X軸指向真北的上海平面坐標系。國際飯店為了展示上海平面坐標原點，專門把旗桿位置投影到飯店大廳并建造了一個原點標志，如下圖：

圖源：上海市規(guī)劃和自然資源局

這個用了幾十年的平面坐標系統(tǒng)就叫做“上海平面坐標系統(tǒng)”。這個平面坐標系統(tǒng)和當時國家廣泛使用的北京54和西安80坐標系有著正反轉(zhuǎn)換關(guān)系。2011年，上海的測繪工作者又率先在全國研究、建立了上海平面坐標系統(tǒng)與2000國家大地坐標系的精密轉(zhuǎn)換關(guān)系。

“查”是指普查，就是摸清可以用于轉(zhuǎn)換的點位的底數(shù)，雖然我國測繪工作者在全國建立了十余萬個大地控制點，但由于中國的經(jīng)濟發(fā)展很快，很多點位都被破壞了，這就需要我們普查一下，哪些點位還在，經(jīng)過質(zhì)量分析之后，作為后續(xù)用于觀測的點位。

“測”是指測量，在我們知道哪些點位還可用之后，就在這個點位開展GNSS的測量工作，接收衛(wèi)星信號，尤其是可以接收我國自主可控的北斗三號的信號，作為后續(xù)開展數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)源。

“算”是指數(shù)據(jù)處理，就是把觀測的GNSS數(shù)據(jù)經(jīng)過計算得到2000國家大地坐標系坐標。這樣我們就可以在同一個點位上，既有老的坐標系坐標，也有新的坐標系坐標，為后續(xù)的坐標轉(zhuǎn)換提供數(shù)據(jù)。

“轉(zhuǎn)”是指坐標轉(zhuǎn)換，現(xiàn)在我們看，在一個點位上，我們有老的坐標系坐標，也有新的坐標系坐標。新的坐標系坐標包括了國際坐標系的坐標，還包括了2000國家大地坐標系坐標。我們現(xiàn)在就需要找到這各個坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，這個時候測繪工作者就發(fā)明創(chuàng)造了很多轉(zhuǎn)換 *** 和模型，如二維四參數(shù)模型、三維七參數(shù)模型等，來實現(xiàn)坐標系的轉(zhuǎn)換。

“用”就是應(yīng)用，坐標系建立的目的就是應(yīng)用，坐標系的應(yīng)用不勝枚舉，實在太多啦。大的方面在于大家在同一個基礎(chǔ)上說話；小的方面就是自己家房子出個房產(chǎn)證，都需要標注坐標。

3. 上海2000坐標系的啟用的意義和影響

上海2000坐標系來了，大家可能會冒出不少疑問，比如國際飯店原點那個標志會不會換位置呢？那么多地形圖是不是要全部重新轉(zhuǎn)繪一遍呢？對上海城市建設(shè)與管理到底有什么好處呢？

首先要和大家說的是，上海2000坐標系從表象上來說真的和以前上海平面坐標系統(tǒng)沒啥兩樣，國際飯店旗桿還是新坐標系的原點，X軸還是真北方向，四個象限還是那四個象限。變化的是：上海2000坐標系參考的是CGCS2000橢球，投影計算的中央子午線為121°27′52″，通過測繪工作者的努力，更大程度上讓新舊兩代坐標系點位誤差均可控制在±5厘米之內(nèi)，因此對于基于原有的上海平面坐標系的成果無需轉(zhuǎn)換，原有基于上海平面坐標系的地形圖也在可控范圍之內(nèi)，無需轉(zhuǎn)換。這就是為什么說新舊坐標系表面看起來沒啥變化，這僅僅是為了降低因坐標系統(tǒng)變化帶來巨大的成果轉(zhuǎn)換的影響，事實上啟用了上海2000坐標系意義深遠：

一是有利于提高城市空間基準的自主性和安全性。促進上海市北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展；為智慧城市建設(shè)提供統(tǒng)一的時空基準，有利于保證地理信息資源的完整性和一致性，促進地理信息資源共享；有利于促進衛(wèi)星遙感、Lidar、無人機等對地觀測技術(shù)應(yīng)用，提高上海市應(yīng)急監(jiān)測響應(yīng)能力。

二是對城市建設(shè)與發(fā)展的影響。上海2000坐標系啟用后可以大幅度提高點位表達的準確性，并且可以快速獲取精確的三維地心坐標；可以提高測量精度和工作效率；可廣泛應(yīng)用于智能交通（車輛的導(dǎo)航、調(diào)度與監(jiān)控）、海事（船舶的導(dǎo)航、調(diào)度與監(jiān)控）、城市物流（城市精細管理中的基于位置服務(wù)）、突發(fā)事故預(yù)警與快速響應(yīng)系統(tǒng)等，更好地滿足經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、國民生活及科學研究等對現(xiàn)代化空間地理信息的迫切需求。

三是對長三角區(qū)域的影響。長三角的許多城市和地區(qū)也一樣，都各自建立了自己相對獨立的地方坐標系。長三角一體化后，當需要對坐標成果進行共享和銜接時，只要每個城市在從事測繪活動時采用全國統(tǒng)一的國家大地坐標系，即都將當?shù)氐钠矫嬷苯亲鴺顺晒D(zhuǎn)換為2000國家大地坐標成果（經(jīng)緯度），通過與國家坐標系統(tǒng)相聯(lián)系，保證測繪成果的整體性，以便于測繪成果應(yīng)用和信息共享，就能實現(xiàn)上海2000坐標系與外省市坐標系的有效銜接。

4. 上海2000坐標系的使用 ***

在上海市人民 *** 的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，市級各相關(guān)部門根據(jù)職責分工，負責本部門持有的數(shù)據(jù)成果的統(tǒng)計、上報、轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)匯交及本系統(tǒng)的上海2000坐標系的推廣使用。

（1）坐標系管理：上海市規(guī)劃和自然資源局對上海2000坐標系及成果進行依法管理、更新和維護，負責全市啟用上海2000坐標系工作的組織實施和監(jiān)督管理。

（2）數(shù)據(jù)成果轉(zhuǎn)換服務(wù)：上海市規(guī)劃和自然資源局根據(jù)上海2000坐標系的數(shù)學模型和轉(zhuǎn)換參數(shù)，完成坐標轉(zhuǎn)換線上服務(wù)、線下工具的開發(fā)，實現(xiàn)上海2000坐標系與WGS84坐標系、CGCS2000坐標系、上海平面坐標系成果的雙向坐標換算。根據(jù)各委辦局和各相關(guān)單位坐標轉(zhuǎn)換需求，通過集中坐標轉(zhuǎn)換、提供自行轉(zhuǎn)換工具和線上轉(zhuǎn)換服務(wù)等多種方式，保障新老坐標系的平穩(wěn)有序過渡。

市測繪院作為市規(guī)劃資源局下屬技術(shù)支撐單位，負責為各區(qū)、各相關(guān)部門和單位提供各類測繪地理信息數(shù)據(jù)成果坐標轉(zhuǎn)換的技術(shù)支持和服務(wù)。

（3）新坐標系的推廣應(yīng)用：市、區(qū)有關(guān)部門要強化上海2000坐標系的應(yīng)用。上海2000坐標系啟用后，在本市行政區(qū)域內(nèi)從事測繪地理信息及其相關(guān)活動，應(yīng)當使用上海2000坐標系。對正在開展的有關(guān)專項調(diào)查和普查、重大工程規(guī)劃與建設(shè)等涉及測繪的工作，根據(jù)實際情況對現(xiàn)有技術(shù)方案進行修正和調(diào)整，確保測繪成果數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

（4）目前轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)類型：包括單點轉(zhuǎn)換、4D產(chǎn)品轉(zhuǎn)換、地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換以及特殊類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

單點。提供坐標單點轉(zhuǎn)換服務(wù)，需求單位提供待轉(zhuǎn)換原始點位坐標，轉(zhuǎn)換后可得到對應(yīng)點位的上海2000坐標系下單點坐標。

4D產(chǎn)品。需求單位提供DLG/DEM/DOM/DRG類型數(shù)據(jù)，支持SHP/GDB/CAD/ TIF等格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)。

地理信息空間數(shù)據(jù)庫。需求單位提供地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，支持SHP/GDB等格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換服務(wù)。

特殊類型數(shù)據(jù)。對有特殊類型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，可向技術(shù)支持單位定制個性化服務(wù)，完成特殊數(shù)類型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作。

（5）獲取上海2000坐標系成果：需求單位依據(jù)《中華人民共和國測繪成果管理條例》以及《國家涉密基礎(chǔ)測繪成果資料提供使用審批程序規(guī)定（試行）》向上海市規(guī)劃和自然資源局申請上海2000坐標系基準框架成果或基礎(chǔ)地形圖成果，以在上海2000坐標系下進行測繪作業(yè)。