Suorakulmaiset ja maantieteelliset koordinaatistot

3D- eli kolmiulotteisia koordinaatistoja on kahdenlaisia. Suorakulmaisen avaruuskoordinaatiston, jonka akselit ovat X, Y ja Z, origo on yleisimmin Maan massakeskipiste tai pyörähdysellipsoidin keskipiste. Maantieteellistä (geodeettista) koordinaatistoa käytetään yhdessä Maan muotoa kuvaavan pyörähdysellipsoidin (referenssi ellipsoidin) kanssa.

Kuvassa on esitetty suorakulmaisen avaruuskoordinaatiston periaate. Sen koordinaattiakselit ovat X, Y ja Z. X - akseli on suunnattu Maan massakeskipisteestä nollameridiaanin ja päiväntasaajan leikkauspisteen kautta. Z - akseli on suunnattu Maan pyörähdysakselin (pohjoisnavan) mukaisesti ja Y - akseli on kohtisuorassa edellisiä vastaan. Tässä koordinaatistossa koordinaatit ovat etäisyyksiä maan massakeskipisteestä koordinaattiakseleita pitkin. Esimerkiksi Vaasan torin koordinaatit ovat tällöin WGS84-järjestelmän mukaan X=2689908, Y=1065915, Z=5665030. Näiden koordinaattien käyttäminen ei ole kovinkaan havainnollista, koska koordinaattiarvoista ei voi mieltää omaa sijaintiaan Maapallolla.

Yleensä sijainnin esittämiseen käytetäänkin maantieteellistä tai geodeettista koordinaatistoa. Tässä koordinaattijärjestelmässä käytetään Maapallon muotoa kuvaavaa pyörähdysellipsoidia, jonka pinnalla maantieteelliset koordinaatit kuvataan. Maantieteelliset koordinaatit ovat kulmamittoja. Kuvan maantieteellinen leveys φ (kreikkalainen fii) ja maantieteellinen pituus λ (kreikkalainen lambda) määritetään seuraavasti. Maantieteellinen leveys φ on ellipsoidin normaalin ja päiväntasaajatason välinen kulma. Maantieteellinen pituus λ on pisteen meridiaanitason ja nollameridiaanin välinen. Käytännössä leveys on siis etäisyys päiväntasaajasta ja pituus on etäisyys nollameridiaanista.

Maantieteelliset koordinaatit esitetään kulmamittoina (esim. asteina, minuutteina ja sekunteina tai radiaaneina). Esimerkiksi edellä mainitun Vaasan torin maantieteelliset koordinaatit ovat minuutin tarkkuudella 63 astetta 6 minuuttia pohjoista leveyttä 21 astetta 37 minuuttia itäistä pituutta. Tämä merkitään yleensä N 63°06' E 21°37'.

Geodeettinen koordinaatisto on muuten sama kuin maantieteellinen, muuta se sisältää myös korkeuskoordinaatin h (korkeus ellipsoidista).

Miten paljon asteet ja minuutit ovat metreinä?

Leveysasteen matka maan pintaa pitkin mitattuna vaihtelee vähän riippuen siitä, millä leveysasteella ollaan. Suomessa yhden leveysasteen pituus (°) on n. 111,5 km, yksi kaariminuutti (') on n. 1 858 m ja yksi kaarisekunti (") n. 31 m.

Pituusasteen metrimääräinen pituus vaihtelee paljon enemmän kuin leveysasteen, koska pituuspiirit lähestyvät toisiaan napoja kohti mentäessä. Yhden pituusasteen kaarisekunti " on Helsingissä n. 15,5 m , Vaasassa n. 14 m ja Utsjoella n. 10,5 m.