地理坐标系
地理坐标系（ GCS ）是一个球形或大地坐标系，用于直接在地球上作为纬度和经度直接在地球上进行位置。它是正在使用的各种空间参考系统中最简单，最古老，最广泛使用的，并且构成了大多数其他参考系统。尽管纬度和经度形成了像笛卡尔坐标系一样的坐标元组，但地理坐标系不是笛卡尔，因为测量值是角度，并且不在平面表面上。
完整的GCS规范，例如EPSG和ISO 19111标准中列出的规范，还包括大地测量基准的选择（包括地球椭圆形），因为不同的数据将在同一位置产生不同的纬度和经度值。
历史
地理坐标系统的发明通常归功于Cyrene的Eratosthenes ，后者在公元前3世纪在亚历山大图书馆创作了他失散的地理位置。一个世纪后， NICAEA的Hipparchus通过确定恒星测量值而不是太阳高度的纬度，并通过月食的时间来确定经度，而不是死去的估算，从而改善了这一系统。在第一或2世纪，轮胎的马里努斯（ Marinus岛屿，并在小亚细亚岛的罗德岛岛以北或南部测量。托勒密将他全面地采用经度和纬度归功于他，而不是根据仲夏末日的长度来衡量纬度。
托勒密的第二世纪地理位置使用了相同的主要子午线，但从赤道测量了纬度。在9世纪，他们的作品被翻译成阿拉伯语后， al-khwārizmī的《地球描述》的书纠正了马里纳斯（Marinus），以及托勒密关于地中海长度的错误托勒密线以东。 Maximus Planud在1300年之前恢复了托勒密文本的恢复，在欧洲恢复了数学制图； 1407年左右， Jacopo D'Angelo在佛罗伦萨将文本翻译成拉丁文。
1884年，美国举办了国际子午线会议，由二十五个国家的代表参加。他们有22人同意采用英格兰格林威治皇家天文台的经度，作为零引用线。多米尼加共和国投票反对这一动议，而法国和巴西则弃权。法国通过格林威治的平均时间代替了1911年巴黎天文台的当地决定。
纬度和经度
地球表面上一个点的“纬度”（缩写：lat。， ϕ或phi）是赤道平面和穿过该点并穿过（或接近）地球中心的直线之间的角度。线在地面表面上的相同纬度痕量循环的线称为相似之处，因为它们与赤道平行，彼此平行。北极为90°N；南极为90°S。0°平行的纬度平行为赤道，赤道是所有地理坐标系的基本平面。赤道将球分为北半球和南半球。
地球表面上一个点的“经度”（缩写：长， λ或lambda）是参考子午线向东或向西的角度向通过该点的另一个子午线的角度。所有子午线都是大椭圆的一半（通常称为大圈），它们在北极和南极汇聚。英国伦敦东南部格林威治的英国皇家天文台的子午线是国际主要子午线，尽管有些组织（例如法国国家研究所de l'odement de l'odement de l'odementgéographiqueetforestiière-将其他子午线用于内部目的。主要子午线决定了适当的东半球和西半球，尽管地图经常将这些半球划分在西部，以使旧世界保持一侧。格林威治的抗虫子午线均为180°W和180°E。这不是与国际日期线相结合的，国际日期线与政治和便利原因在多个地方与之分歧，包括俄罗斯远东部和遥远的阿留申群岛。
这两个组件的组合指定了地面表面上任何位置的位置，而无需考虑海拔高度或深度。由纬度和经度线形成的地图上的视觉网格称为graticule 。该系统的起源/零点位于加纳Tema以南约625公里（390英里）的几内亚湾，这个位置通常被称为Null Island 。
大地基准
为了明确地说明“垂直”和“水平”表面的方向，地图制造商选择了一个具有给定来源和方向的参考椭圆形，最适合其需要映射该区域。然后，他们选择球形坐标系最合适的映射到该椭球，称为陆生参考系统或大地测量基准。
基准可能是全球的，这意味着它们代表整个地球，也可能是本地地球，这意味着它们仅代表椭圆形最适合地球的一部分。由于大陆板的运动，沉降和昼夜地球潮汐运动，地球表面上的点相对于彼此的表面移动。这种日常运动可以多达一米。大陆运动每年最多可达10厘米，也可以在一个世纪内10 m 。天气系统高压区域可能导致5毫米下沉。由于上一个冰河时代的冰盖融化，斯堪的纳维亚半岛每年增加1厘米，但邻近的苏格兰仅上升了0.2厘米。如果使用本地基准，这些更改是微不足道的，但是如果使用全局数据，则具有统计学意义。
全球基准的示例包括世界大地测量系统（WGS 84，也称为EPSG：4326），用于全局定位系统的默认数据以及国际地面参考系统和框架（ITRF），用于估计大陆漂移和地壳变形。到达地球中心的距离既可以用于非常深的位置和太空中的位置。
国家制图组织选择的本地基准包括北美基准，欧洲ED50和英国OSGB36。给定位置，基准提供了纬度和经度。在英国，使用了三个共同的纬度，经度和高度系统。 Greenwich的WGS 84与在已发表的地图OSGB36上使用的WGS不同，约为112 m。北约使用的军事系统ED50从约120 m到180 m。
针对本地基准制作的地图上的纬度和经度可能与从GPS接收器获得的纬度和经度不同。将坐标从一个数据转换为另一个数据需要基准变换，例如Helmert转换，尽管在某些情况下，简单的翻译可能就足够了。
在流行的GIS软件中，以纬度/经度投射的数据通常表示为地理坐标系。例如，如果数据是1983年的北美基准，则纬度/经度的数据用“ GCS北美1983年”表示。
度的长度
在GRS上 80或WGS 84赤道海平面的球体，一个纬度秒为30.715 m ，一个纬度分钟为1843 m，一个纬度度为110.6 km。经度的圈子，子午线在地理极点相遇，随着纬度的增加，第二个宽度自然降低。在海平面的赤道上，一个纵向第二次尺寸为30.92 m，纵向分钟为1855 m，纵向程度为111.3 km。在30°时，纵向秒为26.76 m，在格林威治（51°28'38''n）19.22 m，在60°时为15.42 m。
在WGS上 84球体，长度为纬度ϕ的纬度程度（也就
返回的每个度纬度米的量度随纬度连续变化。
同样，一定程度的米长度可以计算为
（这些系数可以改善，但是由于它们的距离，它们的距离是正确的。）
公式每个度返回米的单位。
估计纬度纵向程度长度的另一种方法是假设球形地球（以每分钟的宽度和第二，分别除以60和3600）：
地球平均子午半径为6,367,449 m。由于地球是一个碎的球体，而不是球形，因此该结果可以降低百分之十的百分之十。纬度纵向程度的更好近似为
地球赤道半径等于6,378,137 m和；对于GRS 80和WGS 84球体，。 （称为还原（或参数）纬度）。除了舍入，这是沿纬度平行的确切距离。沿着最短路线的距离将是更多的工作，但是如果两个点相距一个程度，那两个距离总是在彼此0.6 m之内。
| 纬度 | 城市 | 程度 | 分钟 | 第二 | ±0.0001° |
|---|---|---|---|---|---|
| 60° | 圣彼得堡 | 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° | 波尔多 | 78.85公里 | 1.31公里 | 21.90 m | 7.89 m |
| 30° | 新奥尔良 | 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 |
替代编码
像任何一系列多数数字一样，纬度长度对也可能具有挑战性地交流和记住。因此，已经开发出用于将GCS坐标编码为字母数字字符串或单词的替代方案：
- Maidenhead定位器系统，受广播操作员流行。
- 为全球军事行动开发的世界地理参考系统（GEOREF）取代了当前的全球区域参考系统（GARS）。
- 开放位置代码或“加上代码”，由Google开发并发布到公共领域。
- Geohash ，一种基于Morton Z阶曲线的公共领域系统。
- MapCode是最初在TomTom开发的开源系统。
- What3words是一种编码GCS的专有系统，通过将坐标分为三个数字并在索引字典中查找单词，将其作为伪单词的单词集坐标。
这些不是不同的坐标系，也是表达纬度和经度测量值的替代方法。