地理坐标系 (GCS) 使用三维球面来定义地球上的位置。GCS 往往被误称为基准面，而实际上，基准面仅仅是 GCS 的一部分。GCS 包括角度测量单位、本初子午线和基准面（基于椭圆体）。
点要素可通过其经度和纬度值进行引用。经度和纬度是从地心到地球表面上某点的测量角。通常以度或百分度为单位来测量该角度的值。下图将整个世界显示为一个具有经度和纬度值的地球。
在球面系统中，水平线（或东西线）是等纬度线或纬线。垂直线（或南北线）是等经度线或经线。这些线包络着地球，构成了一个称为经纬网的格网化网络。
位于两极点中间位置的纬线称为赤道。它定义的是零纬度线。零经度线称为本初子午线。对于绝大多数地理坐标系，本初子午线是指通过英国格林尼治的经线。其他国家/地区使用通过伯尔尼、波哥大和巴黎的经线作为本初子午线。经纬网的原点 (0,0) 定义在赤道和本初子午线的交点处。这样，地球就被分成四个地理象限，它们均基于与原点所成的罗盘方位角。南和北分别位于赤道的下方和上方，而西和东分别位于本初子午线的左侧和右侧。
通常，经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分和秒 (DMS) 为单位进行测量。纬度值相对于赤道进行测量，其范围是 -90°（南极点）到 +90°（北极点）。经度值相对于本初子午线进行测量。其范围是 -180°（向西行进时）到 180°（向东行进时）。如果本初子午线是格林尼治子午线，则对于位于赤道南部和格林尼治东部的澳大利亚，其经度为正值，纬度为负值。
用 X 表示经度值并用 Y 表示纬度值可能会有帮助。这样，在地理坐标系下定义的数据就如同“度”是线性测量单位一样显示。此方法与普通圆柱投影基本相同。
尽管经度和纬度可定位地球表面的准确位置，但它们不是均匀的测量单位。只有在赤道上，一经度所表示的距离才约等于一纬度所表示的距离。这是因为赤道是唯一与经线等长的纬线。（与球面地半径相同的圆称为大圆。赤道和所有经线都是大圆。）
赤道上下，用于定义纬度线的圆逐渐变小，直到在经线集中的北极和南极变为一个点。随着经线向两极集中，一经度所表示的距离会减少到零。在 Clarke 1866 椭球体上，赤道上的一经度等于 111.321 千米，而 60°纬度上的一经度却只有 55.802 千米。由于经纬度的度数没有标准长度，因此无法精确地计量距离或面积，也难以在平面地图或计算机屏幕上显示数据。
geographic_coordinate_systems.pdf 中提供了受支持的地理坐标系和基准面等信息的表格。此 PDF 可从 <install location>\Desktop<version>\Documentation\geographic_coordinate_systems.pdf 上进行本地获取。