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由于空间直角坐标无法明确反映出点与地球之间的空间关系, 为了解决这一问题, 在测量中引入了大地基准 , 并据此定义了大地坐标系 。

一、大地基准

大地基准指的是用于定义地球参考椭球的一系列参数, 包括如下常量:

① 椭球的大小和形状: 通常用长半轴和扁率 f 或偏心率e 来表示。

②椭球短半轴 的指向 : 通常与地球的平自转轴平行。

③椭球中心的位置: 根据需要确定。若为地心椭球, 则其中心位于地球质心。

④本初子午线: 通过固定平极和经度原点的天文子午线, 通常为格林尼治子午线。

二、大地坐标系

以大地基准为基础建立的坐标系被称为大地坐标系。由于大地基准又以参考椭球为基础, 因此, 大地坐标系又被称为椭球坐标系。采用大地坐标, 可以在地球表面上对点的位置进行量度, 通过被量度点的参考椭球面法线与各个参考面之间的关系, 可确定该点的大地经度 L、大地纬度B 和大地高 /椭球高H, 如下图所示：

1、大地纬度

某点的大地纬度是在该点所处子午面上所量测的赤道面与过该点的参考椭球面法线所夹的锐角, 在赤道以北为正, 在赤道以南为负，用符号 B 表示。

2、大地经度

某点的大地经度是在赤道面上所量测的从本初子午面到该点所处子午面间的夹角，用符号 L 表示。

3、大地高

某点的大地高是从参考椭球面沿过该点的法线量测至该点的距离。如果参考椭球面在该点的下方, 则大地高为正; 如果参考椭球面在该点的上方, 则大地高为负，用符号 H 表示。