地理坐標系
地理坐標系（ GCS ）是一個球形或大地坐標系，用於直接在地球上作為緯度和經度直接在地球上進行位置。它是正在使用的各種空間參考系統中最簡單，最古老，最廣泛使用的，並且構成了大多數其他參考系統。儘管緯度和經度形成了像笛卡爾坐標系一樣的坐標元組，但地理坐標係不是笛卡爾，因為測量值是角度，並且不在平面表面上。
完整的GCS規範，例如EPSG和ISO 19111標準中列出的規範，還包括大地測量基準的選擇（包括地球橢圓形），因為不同的數據將在同一位置產生不同的緯度和經度值。
歷史
地理坐標系統的發明通常歸功於Cyrene的Eratosthenes ，後者在公元前3世紀在亞歷山大圖書館創作了他失散的地理位置。一個世紀後， NICAEA的Hipparchus通過確定恆星測量值而不是太陽高度的緯度，並通過月食的時間來確定經度，而不是死去的估算，從而改善了這一系統。在第一或2世紀，輪胎的馬里努斯（ Marinus島嶼，並在小亞細亞島的羅德島島以北或南部測量。托勒密將他全面地採用經度和緯度歸功於他，而不是根據仲夏末日的長度來衡量緯度。
托勒密的第二世紀地理位置使用了相同的主要子午線，但從赤道測量了緯度。在9世紀，他們的作品被翻譯成阿拉伯語後， al-khwārizmī的《地球描述》的書糾正了馬里納斯（Marinus），以及托勒密關於地中海長度的錯誤托勒密線以東。 Maximus Planud在1300年之前恢復了托勒密文本的恢復，在歐洲恢復了數學製圖； 1407年左右， Jacopo D'Angelo在佛羅倫薩將文本翻譯成拉丁文。
1884年，美國舉辦了國際子午線會議，由二十五個國家的代表參加。他們有22人同意採用英格蘭格林威治皇家天文台的經度，作為零引用線。多米尼加共和國投票反對這一動議，而法國和巴西則棄權。法國通過格林威治的平均時間代替了1911年巴黎天文台的當地決定。
緯度和經度
地球表面上一個點的“緯度”（縮寫：lat。， ϕ或phi）是赤道平面和穿過該點並穿過（或接近）地球中心的直線之間的角度。線在地面表面上的相同緯度痕量循環的線稱為相似之處，因為它們與赤道平行，彼此平行。北極為90°N；南極為90°S。0°平行的緯度平行為赤道，赤道是所有地理坐標系的基本平面。赤道將球分為北半球和南半球。
地球表面上一個點的“經度”（縮寫：長， λ或lambda）是參考子午線向東或向西的角度向通過該點的另一個子午線的角度。所有子午線都是大橢圓的一半（通常稱為大圈），它們在北極和南極匯聚。英國倫敦東南部格林威治的英國皇家天文台的子午線是國際主要子午線，儘管有些組織（例如法國國家研究所de l'odement de l'odement de l'odementgéographiqueetforestiière-將其他子午線用於內部目的。主要子午線決定了適當的東半球和西半球，儘管地圖經常將這些半球划分在西部，以使舊世界保持一側。格林威治的抗蟲子午線均為180°W和180°E。這不是與國際日期線相結合的，國際日期線與政治和便利原因在多個地方與之分歧，包括俄羅斯遠東部和遙遠的阿留申群島。
這兩個組件的組合指定了地面表面上任何位置的位置，而無需考慮海拔高度或深度。由緯度和經度線形成的地圖上的視覺網格稱為graticule 。該系統的起源/零點位於加納Tema以南約625公里（390英里）的幾內亞灣，這個位置通常被稱為Null Island 。
大地基準
為了明確地說明“垂直”和“水平”表面的方向，地圖製造商選擇了一個具有給定來源和方向的參考橢圓形，最適合其需要映射該區域。然後，他們選擇球形坐標系最合適的映射到該橢球，稱為陸生參考系統或大地測量基準。
基準可能是全球的，這意味著它們代表整個地球，也可能是本地地球，這意味著它們僅代表橢圓形最適合地球的一部分。由於大陸板的運動，沉降和晝夜地球潮汐運動，地球表面上的點相對於彼此的表面移動。這種日常運動可以多達一米。大陸運動每年最多可達10厘米，也可以在一個世紀內10 m 。天氣系統高壓區域可能導致5毫米下沉。由於上一個冰河時代的冰蓋融化，斯堪的納維亞半島每年增加1厘米，但鄰近的蘇格蘭僅上升了0.2厘米。如果使用本地基準，這些更改是微不足道的，但是如果使用全局數據，則具有統計學意義。
全球基準的示例包括世界大地測量系統（WGS 84，也稱為EPSG：4326），用於全局定位系統的默認數據以及國際地面參考系統和框架（ITRF），用於估計大陸漂移和地殼變形。到達地球中心的距離既可以用於非常深的位置和太空中的位置。
國家製圖組織選擇的本地基準包括北美基準，歐洲ED50和英國OSGB36。給定位置，基準提供了緯度和經度。在英國，使用了三個共同的緯度，經度和高度系統。 Greenwich的WGS 84與在已發表的地圖OSGB36上使用的WGS不同，約為112 m。北約使用的軍事系統ED50從約120 m到180 m。
針對本地基準製作的地圖上的緯度和經度可能與從GPS接收器獲得的緯度和經度不同。將坐標從一個數據轉換為另一個數據需要基準變換，例如Helmert轉換，儘管在某些情況下，簡單的翻譯可能就足夠了。
在流行的GIS軟件中，以緯度/經度投射的數據通常表示為地理坐標系。例如，如果數據是1983年的北美基準，則緯度/經度的數據用“ GCS北美1983年”表示。
度的長度
在GRS上 80或WGS 84赤道海平面的球體，一個緯度秒為30.715 m ，一個緯度分鐘為1843 m，一個緯度度為110.6 km。經度的圈子，子午線在地理極點相遇，隨著緯度的增加，第二個寬度自然降低。在海平面的赤道上，一個縱向第二次尺寸為30.92 m，縱向分鐘為1855 m，縱向程度為111.3 km。在30°時，縱向秒為26.76 m，在格林威治（51°28'38''n）19.22 m，在60°時為15.42 m。
在WGS上 84球體，長度為緯度ϕ的緯度程度（也就
返回的每個度緯度米的量度隨緯度連續變化。
同樣，一定程度的米長度可以計算為
（這些係數可以改善，但是由於它們的距離，它們的距離是正確的。）
公式每個度返回米的單位。
估計緯度縱向程度長度的另一種方法是假設球形地球（以每分鐘的寬度和第二，分別除以60和3600）：
地球平均子午半徑為6,367,449 m。由於地球是一個碎的球體，而不是球形，因此該結果可以降低百分之十的百分之十。緯度縱向程度的更好近似為
地球赤道半徑等於6,378,137 m和；對於GRS 80和WGS 84球體，。 （稱為還原（或參數）緯度）。除了舍入，這是沿緯度平行的確切距離。沿著最短路線的距離將是更多的工作，但是如果兩個點相距一個程度，那兩個距離總是在彼此0.6 m之內。
| 緯度 | 城市 | 程度 | 分鐘 | 第二 | ±0.0001° |
|---|---|---|---|---|---|
| 60° | 聖彼得堡 | 55.80公里 | 0.930公里 | 15.50 m | 5.58 m |
| 51°28'38“ n | 格林威治 | 69.47公里 | 1.158公里 | 19.30 m | 6.95 m |
| 45° | 波爾多 | 78.85公里 | 1.31公里 | 21.90 m | 7.89 m |
| 30° | 新奧爾良 | 96.49公里 | 1.61公里 | 26.80 m | 9.65 m |
| 0° | Quito | 111.3公里 | 1.855公里 | 30.92 m | 11.13 m |
替代編碼
像任何一系列多數數字一樣，緯度長度對也可能具有挑戰性地交流和記住。因此，已經開發出用於將GCS坐標編碼為字母數字字符串或單詞的替代方案：
- Maidenhead定位器系統，受廣播操作員流行。
- 為全球軍事行動開發的世界地理參考系統（GEOREF）取代了當前的全球區域參考系統（GARS）。
- 開放位置代碼或“加上代碼”，由Google開發並發佈到公共領域。
- Geohash ，一種基於Morton Z階曲線的公共領域系統。
- MapCode是最初在TomTom開發的開源系統。
- What3words是一種編碼GCS的專有系統，通過將坐標分為三個數字並在索引字典中查找單詞，將其作為偽單詞的單詞集坐標。
這些不是不同的坐標系，也是表達緯度和經度測量值的替代方法。