نقشه برداران از قدیم نیاز به یک سیستم برای تعیین موقعیت عوارض روی سطح زمین را درک کرده بودند. به واسطه این نیاز خطوط متقاطع فرضی ای ساخته شد که امروزه ما آنها را طول جغرافیایی (longitude) و عرض جغرافیایی (latitude) می نامیم.


سیستم طول و عرض جغرافیایی همچنین به عنوان نصف النهارات (meridians) و مدارت (parallels) نیز خوانده می شود. این سیستم بر مبنای ۳۶۰ درجه است که هر درجه ۶۰ دقیقه و هر دقیقه ۶۰ ثانیه است. خطوط عرض جغرافیایی خطوطی موازی هستند و به سمت شرق و غرب کره زمین حرکت می کنند و فاصله شمالی و جنوبی از استوا را نشان می دهند. خطوط طول جغرافیایی به سمت شمال و جنوب کره زمین حرکت می کنند و در قطبین به هم می رسند و فاصله شرقی و غربی از نصف النهار مبدا را نشان می دهند. شبکه متقاطع از خطوط طول و عرض جغرافیایی graticule خوانده می شود.

در مورد نقطه شروع (نقطه ای که مقدارش صفر است) این سیستم خیلی از افراد موافق نیستند. به همین خاطر نقاط مختلفی به عنوان نقطه شروع در نظر گرفته شده است.

خطوط عرض جغرافیایی در واقع محل تقاطع صفحاتی هستند که با محور زمین متقاطعند و هر چه به سمت قطبین حرکت می کنیم اندازه آنها کاهش می یابد. دایره ای که زمین را به دو نیم مساوی تقسیم می کند، خط استوا (equator) است. محققین خط استوا را بهترین نقطه برای شروع (نقطه صفر) می دانند. عرض جغرافیایی از ۰ تا ۹۰ درجه شمالی و ۰ تا ۹۰ درجه جنوبی از خط استوا اندازه گیری می شود. از این رو قطبین شمال و جنوب ۹۰ درجه خواهند بود.

نصف النهارات در قطبین به هم می رسند و نصف یک دایره هستند. از آنجا که دایره ها اندازه مساوی دارند، انتخاب یک مدار به عنوان مبدا کاملاً اختیاری است. به طور مثال اسپانیا نصف النهاری که از مادرید می گذرد را به عنوان مبدا انتخاب کرده اند. در سال ۱۸۸۴ در کنفرانس بین المللی نصف النهار که در واشینگتن برگزار شد، گرینویچ در انگلیس به عنوان نصف النهار مبدا رسمی انتخاب شد.

هر درجه در استوا حدود ۱۱۱٫۳۱۷ کیلومتر است و هر چه به سمت قطبین می رویم کاهش می یابد. طول جغرافیایی از ۰ تا ۱۸۰ درجه شرقی و از ۰ تا ۱۸۰ درجه غربی از نصف النهار مبداء اندازه گیری می شود. همه کشورها گرینویچ را به عنوان نصف النهار مبدا قبول ندارند. اگر اطلاعات را از منابع مختلف بدست می آورید بایستی حتما از مرجع شدن نقاط در یک نصف النهار مبدا مطمئن شوید. 

درجه اعشاری (Decimal degrees)

درجه اعشاری (Decimal degrees (DD)) مشابه درجه/دقیقه/ثانیه (DMS) است با این تفاوت که دقیقه و ثانیه در قالب اعشار بیان شده است. مختصات در نیم کره جنوبی و غربی مقادیر منفی دارد. پس می توان ۱۰۶°W را به صورت -۱۰۶ نوشت. درجه اعشاری معمولاً برای راحتی و سرعت بیشتر در محاسبات به کار گرفته می شود.

چگونه DMS را به DD تبدیل کنیم:

نقطه ۳۷°۳۶’۳۰″ مختصات شهر مسکو در قالب درجه/دقیقه/ثانیه است.

برای تبدیل این مقدار به اعشار بایستی مقادیر دقیقه و ثانیه را به درجه تبدیل کرد. بدین منظور دقیقه را بر ۶۰ و ثانیه را بر ۳۶۰۰ تقسیم می کنیم تا مقادیر دقیقه و ثانیه در قالب درجه بدست آیند. حاصل به صورت زیر خواهد بود.

۳۷° + .۶۰° + .۰۰۸۳۳° = ۳۷٫۶۰۸۳۳ DD