如图所示，P点的子午面NPS与起始子午面NGS所构成的二面角L，叫做P点的大地经度。由起始子午面起算，向东为正，叫东经（0－180度），向西为负，叫西经（0－180度）。P点的法线Pn与赤道面的夹角B，叫做P点的大地纬度，由赤道面起算，向北为正，叫北纬（0-90度）；向南为负，叫南纬（0－90度）。在该坐标系中，P点的位置用L，B表示。如果点不在椭球面上，表示点的位置除L、B外，还要附加另一参数——大地高H。

建立大地坐标系包括确定椭球的参数、定位、定向等三方面。
当坐标原点为在总地球椭球（或参考椭球）质心时，此时称为地心（或参心）空间直角坐标系。
天文坐标系是以前垂线为依据建立起来的：天文纬度是P点的铅垂线与地球赤道形成的锐角，天文经度是天文起始子午面通过P点的天文子午面之间形成的二面角。

如图所示，设P点的大地经度为L，在过P点的子午面上，以子午面椭圆中心为原点，建立x，y平面直角坐标系。在该坐标系中，P点的位置用L，x，y表示。

设椭球面上P点的大地经度L，在此子午面上以椭圆中心O为原点建立地心纬度坐标系。连接OP，则pox称为地心纬度，而OP＝称为P点向径。
设椭球面上P点的大地经度为L，在此子午面上以椭圆中心O为圆心，以椭球长半径a为半径作辅助圆，延长P2P与辅助圆相交P1点，则OP1与x轴夹角称为P点的归化纬度，用u表示，在此归化纬度坐标系中，P点位置用L，u表示。