Un système de coordonnées géographiques (GCS, Geographic Coordinate System) utilise une surface sphérique à trois dimensions pour définir des emplacements sur la Terre. Un GCS est souvent confondu avec un datum, lequel n'est en fait qu'une partie d'un GCS. Un GCS comprend une unité angulaire de mesure, un méridien principal et un datum (basé sur un ellipsoïde).
Un point est référencé d'après ses valeurs de longitude et de latitude. La longitude et la latitude correspondent aux angles mesurés depuis le centre de la Terre vers un point de surface. Les angles sont souvent mesurés en degrés (ou en grades). L'illustration suivante projette le monde sous forme d'un globe avec des valeurs de longitude et de latitude.
Dans le système sphérique, les "lignes horizontales", ou lignes Est-Ouest, sont des lignes de latitude égale ou des parallèles. Les "lignes verticales", ou lignes Nord-Sud, sont des lignes de longitude égale ou des méridiens. Ces lignes ceinturent le globe et constituent un réseau quadrillé appelé un graticule.
La ligne de latitude qui sépare les pôles est appelée l'équateur. Il définit la ligne de latitude zéro. La ligne de longitude zéro est appelée méridien principal. Dans la plupart des systèmes de coordonnées géographiques, le méridien principal correspond à la longitude qui traverse Greenwich, en Angleterre. Dans d'autres pays, les méridiens principaux sont les lignes de longitude qui traversent Berne, Bogota et Paris. L'origine du graticule (0,0) est définie d'après le point d'intersection de l'équateur et du méridien principal. Le globe est alors divisé en quatre quadrants géographiques calculés d'après les relèvements au compas effectués à partir de l'origine. Le nord et le sud se trouvent au-dessus et au-dessous de l'équateur, alors que l'ouest et l'est se situent respectivement à gauche et à droite du méridien principal.
Traditionnellement, les valeurs de latitude et de longitude sont mesurées en degrés décimaux ou en degrés, minutes, secondes (DMS). Les valeurs de latitude sont mesurées par rapport à l'équateur et sont comprises entre -90° au pôle Sud et +90° au pôle Nord. Les valeurs de longitude sont mesurées par rapport au méridien principal. Elles vont de -180° lorsqu'on va vers l'ouest jusqu'à 180° lorsqu'on va vers l'est. Si le méridien principal est à Greenwich, l'Australie, située au sud de l'équateur et à l'est de Greenwich, a des valeurs de longitude positives et des valeurs de latitude négatives.
Il est parfois utile d'égaliser les valeurs de longitude avec les X et celles de latitude avec les Y. Les données définies sur un système de coordonnées géographique sont affichées si le degré est une unité de mesure linéaire. Cette méthode est fondamentalement identique à la projection plate carrée.
Pour en savoir plus sur la projection plate carrée
Bien que la longitude et la latitude permettent de localiser des positions exactes à la surface du globe, elles ne constituent pas des unités de mesure uniformes. C'est uniquement le long de l'équateur que la distance représentée par un degré de longitude avoisine la distance représentée par un degré de latitude. En effet, l'équateur est le seul parallèle dont la largeur est égale à celle d'un méridien. (Les cercles dont le rayon est égal à celui de la terre sphérique sont appelés grands cercles. L'équateur et tous les méridiens sont des grands cercles.)
Au-dessus et au-dessous de l'équateur, les cercles définissant les parallèles de latitude rétrécissent progressivement jusqu'à devenir un seul point aux pôles Nord et Sud, à l'endroit où les méridiens convergent. Au fur et à mesure que les méridiens convergent en direction des pôles, la distance représentée par un degré de longitude est réduite à zéro. Sur l'ellipsoïde Clarke 1866, un degré de longitude au niveau de l'équateur équivaut à 111 321 km, alors qu'à 60° de latitude, il ne représente que 55 802 km. Etant donné que la longueur correspondant aux degrés de latitude et de longitude n'est pas standard, il est impossible de mesurer les distances ou les superficies de façon précise et d'afficher les données aisément sur une carte ou un écran d'ordinateur plat.
Les tables des systèmes de coordonnées géographiques, des datums et des autres éléments pris en charge sont disponibles dans un fichier geographic_coordinate_systems.pdf dans le dossier ArcGIS\Documentation.