Was sind geographische Koordinatensysteme?

Ein geographisches Koordinatensystem (Geographic Coordinate System, GCS) definiert mithilfe einer dreidimensionalen sphäroidischen Oberfläche die Positionen auf der Erde. Häufig wird ein GCS fälschlich als Datum bezeichnet, aber ein Datum ist nur ein Teil eines GCS. Ein GCS beinhaltet eine Winkelmaßeinheit, einen Nullmeridian und ein Datum (basierend auf einem Sphäroid).

Auf einen Punkt wird unter Bezugnahme auf seine Längen- und Breitengradwerte verwiesen. Längen- und Breitengrade sind Winkelangaben, die vom Mittelpunkt der Erde zu einem Punkt auf der Erdoberfläche gemessen werden. Die Winkel werden oft in Grad (oder in Gon) gemessen. Die folgende Abbildung zeigt die Welt als Globus mit Längen- und Breitengradwerten.

Im sphäroidischen System beschreiben horizontale Linien (oder Ost-West-Linien) Linien gleichen Breitengrads, auch Parallelen genannt. Vertikale Linien (oder Nord-Süd-Linien) beschreiben Linien gleichen Längengrads, auch Meridiane genannt. Diese Linien überziehen den gesamten Globus und bilden ein Gitternetz, das sogenannte Gradnetz.

Der Breitengrad, der sich direkt auf halbem Weg zwischen den Polen befindet, wird Äquator genannt. Er definiert den Breitengrad 0 (Null). Der Längengrad 0 (Null) wird auch Nullmeridian genannt. Bei den meisten geographischen Koordinatensystemen ist der Nullmeridian der Längengrad, der Greenwich in England durchläuft. Andere Länder verwenden jedoch auch Längengradlinien, bei denen Bern, Bogota oder Paris als Nullmeridian festgelegt ist. Der Ursprung des Gradnetzes (0,0) liegt an der Position, an der sich Äquator und Nullmeridian überschneiden. Der Globus wird dann in vier geographische Quadranten unterteilt, die auf Kompasspeilungen vom Ursprung basieren. Norden und Süden befinden sich oberhalb bzw. unterhalb des Äquators, Westen und Osten befinden sich zur Linken bzw. Rechten des Nullmeridians.

Diese Abbildung zeigt das Gradnetz aus Parallelen und Meridianen.

Breitengrad- und Längengradwerte werden traditionell entweder in Dezimalgraden oder Grad, Minuten und Sekunden (GMS) gemessen. Breitengradwerte werden relativ zum Äquator gemessen und decken den Bereich von -90° am Südpol bis +90° am Nordpol ab. Längengradwerte werden relativ zum Nullmeridian gemessen. Sie decken den Bereich von -180° in Richtung Westen bis 180° in Richtung Osten ab. Wenn der Nullmeridian in Greenwich liegt, dann weist Australien, das sich südlich vom Äquator und östlich von Greenwich befindet, positive Längengradwerte und negative Breitengradwerte auf.

Es kann hilfreich sein, Längengradwerte mit X und Breitengradwerte mit Y gleichzusetzen. Auf einem geographischen Koordinatensystem definierte Daten werden dann angezeigt, als ob ein Grad eine lineare Maßeinheit ist. Diese Methode entspricht in etwa der Plate Carrée-Projektion.

Weitere Informationen zur Plate Carrée-Projektion

Anhand von Längen- und Breitengraden können zwar exakte Positionen auf der Erdoberfläche lokalisiert werden, sie sind jedoch keine gleichartigen Maßeinheiten. Lediglich am Äquator entspricht die durch einen Längengrad dargestellte Entfernung annähernd der durch einen Breitengrad dargestellten Entfernung. Das liegt daran, dass der Äquator die einzige Parallele ist, deren Umfang genauso groß ist wie der eines Meridians. (Kreise mit dem gleichen Radius wie die Erdkugel werden als Großkreise bezeichnet. Der Äquator und alle Meridiane sind Großkreise.)

Ober- und unterhalb des Äquators werden die Kreise, die den Parallelen der Breitengrade entsprechen, zunehmend kleiner und münden schließlich am Nord- und Südpol in einem einzigen Punkt, in dem sich die Meridiane schneiden. Da die Meridiane an den Polen zusammenlaufen, nimmt die durch einen Längengrad dargestellte Entfernung bis auf Null ab. Auf dem Ellipsoid "Clarke 1866" entspricht ein Längengrad am Äquator 111,321 km, während er bei einem Breitengrad von 60 Grad nur 55,802 km misst. Da Längen- und Breitengrade keine standardmäßige Länge aufweisen, können Sie keine exakten Entfernungen oder Flächen messen und die Daten nicht ohne Weiteres auf einer flachen Karte oder einem Computerbildschirm darstellen.

Tabellen der unterstützten geographischen Koordinatensysteme, Daten usw. sind in der Datei geographic_coordinate_systems.pdf im Ordner unter ArcGIS\Documentation verfügbar.