За одређивање локације на дводимензионалној карти потребна је картографска пројекција.[2] Географска ширина се мери од екватора, па Земљини полови представљају максималних 90° географске ширине. Географска дужина се мери од Гриничког меридијана и може ићи до 180° западно или источно.[3] То је најједноставнији, најстарији и најшире коришћени од различитих просторних референтних система који су у употреби, и чини основу за већину других. Иако географска ширина и дужина формирају координатни скуп попут картезијанског координатног система, географски координатни систем није картезијански, јер су мерења углови и нису на равној површини.[2]
Због неравнина површине и због утицаја гравитационих сила, Земља није прави глобус и није потпуни елипсоид, него геоид. Да би карта била прецизнија за навигацију, а због разлика у површини на разним деловима планете било је потребно увести различите математичке шеме у пројекцији за сваки регион. Такав унапред дефинисан координатни систем називамо картографским датумом.
Потпуна GCS спецификација, као што су оне наведене у стандардима EPSG и ISO 19111, такође укључује избор геодетског датума (укључујући земаљски елипсоид), пошто ће различити датуми дати различите вредности географске ширине и дужине за исту локацију.[4]
„Латитуда“ (скраћеница: Лат., ϕ или фи) тачке на површини Земље је угао између екваторијалне равни и праве линије која пролази кроз ту тачку и кроз (или близу) центра Земље.[note 2] Линије које спајају тачке исте географске ширине прате кругове на површини Земље који се називају паралелама, јер су паралелни са екватором и једна са другом. Северни пол је 90° Н; Јужни пол је 90° Ј. Паралела географске ширине од 0° је означена као екватор, основна раван свих географских координатних система. Екватор дели глобус на северну и јужну хемисферу.
„Лонгитуда“ (скраћеница: Лонг., λ или ламбда) тачке на површини Земље је угао источно или западно од референтног меридијана до другог меридијана који пролази кроз ту тачку. Сви меридијани су половине великих елипса (које се често називају великим круговима), које се спајају на северном и јужном полу. Меридијан БританскеКраљевске опсерваторије у Гриничу, на југоистоку Лондона, у Енглеској, је међународни почетни меридијан, иако неке организације — као што је француски Национални институт за географске и шумске информације — настављају да користи друге меридијане у унутрашње сврхе. Главни меридијан одређује праву источну и западну хемисферу, иако карте често деле ове хемисфере западније како би Стари свет задржали на једној страни. Антиподни меридијан Гринича је и 180°З и 180°И. Ово не треба мешати са међународном линијом датума, која одступа од њега на неколико места из политичких разлога и разлога погодности, укључујући између крајње источне Русије и крајњих западних Алеутских острва.
Комбинација ове две компоненте одређује положај било које локације на површини Земље, без обзира на висину или дубину. Визуелна мрежа на мапи коју чине линије географске ширине и дужине позната је као гратикула.[8] Почетна/нулта тачка овог система налази се у Гвинејском заливу око 625 km (390 mi) јужно од Теме, у Гани, локације која се често шаљиво назива Нулто острво.
Примена у практичној картографији
Све карте које користе исти датум су међусобно усклађене и подаци прочитани са једне карте могу директно да се преносе на било коју другу карту која је у истом датуму. Али, као што постоји више дефиниција елипсоида који описују облик Земље тако постоје и многи различити датуми карата, прилагођени потребама неке одређене територије. Постојањем великог броја датума карата који су у употреби појавила се потреба прерачунавања из једног датума у други, како би се подаци ефективно преносили између карата у различитим датумима.
Да би се коришћење карата поједноставило, 1984. године је установљен светски референтни датум WGS84 (енгл.World Geodetic System 1984) који се узима као референти датум у односу на који се дефинишу сви други регионални датуми.[9]
На подручју Средње Европе и Балкана (у земљама у окружењу као и на топографским картама бивше Југославије) у употреби је Гаус-Кригерова (енгл.Transverse Mercator) пројекција, у Херманскогел датуму који користи елипсоид Бесел (енгл.Bessel) 1841. На картама у овој пројекцији основне кординате су метричке што је практично за пренос на ГПС уређај или на друге карте.
^The pair had accurate absolute distances within the Mediterranean but underestimated the circumference of the Earth, causing their degree measurements to overstate its length west from Rhodes or Alexandria, respectively.
^Алтернативне верзије географске ширине и дужине укључују геоцентричне координате, које мере у односу на центар Земље; геодетске координате, које моделују Земљу као елипсоид; и географске координате, које се мере у односу на висак на локацији за коју су дате координате.
J. L. Greenberg: The problem of the Earth's shape from Newton to Clairaut: the rise of mathematical science in eighteenth-century Paris and the fall of "normal" science. Cambridge : Cambridge University Press, 1995 ISBN0-521-38541-5
M .R. Hoare: Quest for the true figure of the Earth: ideas and expeditions in four centuries of geodesy. Burlington, VT: Ashgate, 2004 ISBN0-7546-5020-0
D. Rawlins: "Ancient Geodesy: Achievement and Corruption" 1984 (Greenwich Meridian Centenary, published in Vistas in Astronomy, v.28, 255–268, 1985)
D. Rawlins: "Methods for Measuring the Earth's Size by Determining the Curvature of the Sea" and "Racking the Stade for Eratosthenes", appendices to "The Eratosthenes–Strabo Nile Map. Is It the Earliest Surviving Instance of Spherical Cartography? Did It Supply the 5000 Stades Arc for Eratosthenes' Experiment?", Archive for History of Exact Sciences, v.26, 211–219, 1982
C. Taisbak: "Posidonius vindicated at all costs? Modern scholarship versus the stoic earth measurer". Centaurus v.18, 253–269, 1974
Vaníček, P.; Krakiwsky, E.J. (1986). Geodesy: the Concepts (на језику: енглески). New York, USA: Elsevier. стр. 45. ISBN0444-87775-4.
Clarke, Alexander Ross; Helmert, Friedrich Robert (1911). „Geodesy”. Ур.: Chisholm, Hugh. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески). 11 (11 изд.). Cambridge University Press. стр. 607—615.
Burgess, Ebenezer (1860), „Translation of the Surya-Siddhanta”, Journal of the American Oriental Society (e-book), 6 (објављено 2013), стр. 185
The works of Archimedes. Превод: Heath, T. L. Cambridge: Cambridge University Press. 1897. стр. 254. Приступљено 13. 11. 2017.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
Lloyd, G. E. R. (1996), Adversaries and Authorities: Investigations into ancient Greek and Chinese science, Cambridge: Cambridge University Press, стр. 60, ISBN978-0-521-55695-8