2020年12月30日，上海市公布自2021年1月1日起，在全市范圍內啟用“上海2000相對獨立的平面坐標系統”（簡稱“上海2000坐標系”）。
來源：上海市規劃和自然資源局（公眾號“上海規劃資源”）,轉自：GIS圈
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原標題：【科普】帶你認識上海2000坐標系
2021年1月1日，上海市啟用了新一代城市平面坐標系――上海2000坐標系。何為上海2000坐標系？同國家2000大地坐標系又是什么關系，對日常工作生活會有什么影響？我們將通過本文和以60個問答的形式為大家科普上海2000坐標系和2000國家大地坐標系的相關知識~
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。經國務院批準，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？道理很簡單，人類活動要搞建設就需要丈量、作規劃就需要全國統一的坐標系統，來統一全國的測繪成果。
1954年我國建立了之一代國家大地坐標系統，即北京54坐標系，英文縮寫BJ54，坐標原點在蘇聯，橢球參數直接拿蘇聯的。之一代坐標系的橢球參數不夠精確，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，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，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，許多領域這兩代坐標系統混合使用, 給測繪工作帶來了一定的復雜性。
相比較前面兩代國家大地坐標系統，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心，新坐標系實現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變，更加適應現代空間技術發展趨勢，有利于應用現代衛星定位技術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保障能力，推動自然資源、經濟建設、航空航天、陸海一體、遙感監測等各領域數據的深度融合，對國民經濟建設發揮重要作用。那么多好處，其實歸根結底是國家發展需要，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，到了具體的地區和城市，有時候用起來很麻煩，坐標值的位數很長，因此一些地區和城市會在國家坐標系的基礎上建立自己相對獨立的平面坐標系統。
國家大地坐標系和城市獨立平面坐標系統的關系就是從一個球體表面變成一個平面的轉換過程，即投影。我國的平面坐標系統采用高斯投影，其平面坐標稱為高斯坐標，并且規定：一個城市只應建立一個與國家坐標系統相聯系的、相對獨立和統一的城市坐標系統，并經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，為統一解放前遺留下來的多個坐標系統，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：上海市規劃和自然資源局
這個用了幾十年的平面坐標系統就叫做“上海平面坐標系統”。這個平面坐標系統和當時國家廣泛使用的北京54和西安80坐標系有著正反轉換關系。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與2000國家大地坐標系的精密轉換關系。
前文鋪墊了這么多，重點來了。2020年，上海在前期工作基礎上，通過查、測、算、轉、用，全面構建并應用上海新一代城市平面坐標系，即上海2000坐標系。
“查”是指普查，就是摸清可以用于轉換的點位的底數，雖然我國測繪工作者在全國建立了十余萬個大地控制點，但由于中國的經濟發展很快，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，經過質量分析之后，作為后續用于觀測的點位。
“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，作為后續開展數據處理的數據源。
“算”是指數據處理，就是把觀測的GNSS數據經過計算得到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，為后續的坐標轉換提供數據。
“轉”是指坐標轉換，現在我們看，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。我們現在就需要找到這各個坐標系之間的轉換關系，這個時候測繪工作者就發明創造了很多轉換 *** 和模型，如二維四參數模型、三維七參數模型等，來實現坐標系的轉換。
“用”就是應用，坐標系建立的目的就是應用，坐標系的應用不勝枚舉，實在太多啦。大的方面在于大家在同一個基礎上說話；小的方面就是自己家房子出個房產證，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繪一遍呢？對上海城市建設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，因此對于基于原有的上海平面坐標系的成果無需轉換，原有基于上海平面坐標系的地形圖也在可控范圍之內，無需轉換。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變化帶來巨大的成果轉換的影響，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。促進上海市北斗衛星導航應用及產業發展；為智慧城市建設提供統一的時空基準，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；有利于促進衛星遙感、Lidar、無人機等對地觀測技術應用，提高上海市應急監測響應能力。
二是對城市建設與發展的影響。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；可廣泛應用于智能交通（車輛的導航、調度與監控）、海事（船舶的導航、調度與監控）、城市物流（城市精細管理中的基于位置服務）、突發事故預警與快速響應系統等，更好地滿足經濟建設、社會發展、國民生活及科學研究等對現代化空間地理信息的迫切需求。
三是對長三角區域的影響。長三角的許多城市和地區也一樣，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一的國家大地坐標系，即都將當地的平面直角坐標成果轉換為2000國家大地坐標成果（經緯度），通過與國家坐標系統相聯系，保證測繪成果的整體性，以便于測繪成果應用和信息共享，就能實現上海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 *** 的統一領導下，市級各相關部門根據職責分工，負責本部門持有的數據成果的統計、上報、轉換后數據匯交及本系統的上海2000坐標系的推廣使用。
（1）坐標系管理：上海市規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督管理。
（2）數據成果轉換服務：上海市規劃和自然資源局根據上海2000坐標系的數學模型和轉換參數，完成坐標轉換線上服務、線下工具的開發，實現上海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。根據各委辦局和各相關單位坐標轉換需求，通過集中坐標轉換、提供自行轉換工具和線上轉換服務等多種方式，保障新老坐標系的平穩有序過渡。
市測繪院作為市規劃資源局下屬技術支撐單位，負責為各區、各相關部門和單位提供各類測繪地理信息數據成果坐標轉換的技術支持和服務。
（3）新坐標系的推廣應用：市、區有關部門要強化上海2000坐標系的應用。上海2000坐標系啟用后，在本市行政區域內從事測繪地理信息及其相關活動，應當使用上海2000坐標系。對正在開展的有關專項調查和普查、重大工程規劃與建設等涉及測繪的工作，根據實際情況對現有技術方案進行修正和調整，確保測繪成果數據的統一。
（4）目前轉換的數據類型：包括單點轉換、4D產品轉換、地理信息系統數據庫轉換以及特殊類型數據轉換。
單點。提供坐標單點轉換服務，需求單位提供待轉換原始點位坐標，轉換后可得到對應點位的上海2000坐標系下單點坐標。
4D產品。需求單位提供DLG/DEM/DOM/DRG類型數據，支持SHP/GDB/CAD/ TIF等格式的數據轉換服務。
地理信息空間數據庫。需求單位提供地理信息系統數據庫數據，支持SHP/GDB等格式數據的轉換服務。
特殊類型數據。對有特殊類型數據的轉換，可向技術支持單位定制個性化服務，完成特殊數類型數據的轉換工作。
（5）獲取上海2000坐標系成果：需求單位依據《中華人民共和國測繪成果管理條例》以及《國家涉密基礎測繪成果資料提供使用審批程序規定（試行）》向上海市規劃和自然資源局申請上海2000坐標系基準框架成果或基礎地形圖成果，以在上海2000坐標系下進行測繪作業。
