GPS全球定位系統叫做Global Position System開頭字母的縮寫。它是美國從上世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資近200億美元，于1994年全面建成的利用導航衛星進行測時和測距，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。它是繼阿波羅登月計劃、航天飛機后的美國第三大航天工程。如今，GPS已經成為當今世界上最實用，也是應用最廣泛的全球精密導航、指揮和調度系統。 
 　　二、GPS發展歷程
 　　GPS實施計劃共分三個階段：
 　　第一階段為方案論證和初步設計階段。從1973年到1979年，共發射了4顆試驗衛星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網。
 　　第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續發射了7顆試驗衛星，研制了各種用途接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設計標準。
 　　第三階段為實用組網階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，表明GPS系統進入工程建設階段。1993年底實用的GPS網即（21+3）GPS星座已經建成，今后將根據計劃更換失效的衛星。
 　　三、GPS組成
 　　GPS系統主要包括有三大組成部分即空間星座部分、地面控制部分和用戶設備部分。
 　　GPS系統的空間部分由24顆GPS工作衛星所組成，這些GPS工作衛星共同組成了GPS衛星星座，其中21顆為可用于導航的衛星，3顆為活動的備用衛星，均勻分布在6個軌道面上，地面高度為20000余公里，軌道傾角為55度，扁心率約為0，周期約為12小時，衛星向地面發射兩個波段的載波信號，載波信號頻率分別為1.57542GHz（L1波段）和1.2276GHz（L2波段），衛星上安裝了精度很高的原子鐘（銫鐘或氫鐘其穩定度可達10-12至10-14量級。），以確保頻率的穩定性，在載波上調制有表示衛星位置 的廣播星歷，用于測距的C/A代碼和P代碼，以及其它系統信息，能在全球范圍內，向任意多用戶提供高精度的、全天候的、連續的、實時的三維測速、三維定位和授時。每顆衛星在L波段的兩個頻率上(L1=1.57542GHz,L2=1.2276GHz)連續發射用C/A代碼、P代碼調制的擴頻信號。為了接收來自衛星的信息，GPS接收機必須了解各個衛星的固有代碼。使用在標準測位用叫做C/A代碼，為了補足高精度測位所使用的P代碼，也使用了C/A代碼。所謂C/A是Clear and Acquisition或Coarce and Acquisition的簡稱，P是Precision或Protect的意思。
 　　C/A代碼每1ms重復一次(位率1.023MHz,L2上不用)。P代碼(主要為軍用)每七天重復一次（位率10.23MHz），衛星發射功率約35W因此到達地面的信號強度可達-105——-125dbm。
 　　地面控制部分是整個系統的中樞，由美國國防部JPO管理，它由分布在全球的一個主控站、三個信息注入站和五個監測站組成。對于導航定位來說，GPS衛星是一動態已知點。衛星的位置是依據衛星發射的星歷——描述衛星運動及其軌道的參數算得的。每顆GPS衛星所播發的星歷，是由地面監控系統提供的。衛星上的各種設備是否正常工作，以及衛星是否一直沿著預定軌道運行，都要由地面設備進行監測和控制。地面監控系統另一重要作用是保持各顆衛星處于同一時間標準——GPS時間系統。這就需要地面站監測各顆衛星的時間，求出時鐘差。然后由地面注入站發給衛星，衛星再由導航電文發給用戶設備。GPS的空間部分和地面監控部分是用戶廣泛應用該系統進行導航和定位的基礎，均為美國所控制。
 　　用戶設備部分主要由以無線電傳感和計算機技術支撐的GPS衛星接收機和GPS數據處理軟件構成。GPS衛星接收機能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號，并跟蹤這些衛星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛星所發送的導航電文，實時地計算出觀測站的三維位置，甚至三維速度和時間，最終實現利用GPS進行導航和定位的目的。
 　　四、GPS測量原理
 　　GPS定位是利用三點定位原理，即知道未知點距離已知點的距離，未知點必然位于以已知點為球心的，距離為半徑的球上，測出未知點和三個已知點的距離，則未知點在三個球圓周的相交處（為兩個點時，因有接收方向，故有一個處于接收背面的點可以舍去），從而準確的測出未知點的位置。
 　　GPS接收機收到來自衛星無線電波的信號，根據電波到達所需要的時間，測出距衛星的距離（s=t×c距離，t為電波到達的時間，c是電磁波的速度約為3000000米/秒）。測量與時間有著極大的關系，先介紹一下時間有關的術語。
 　　原子時：1967年10月的第13次國際度量衡總會中，規定銫原子鐘作為決定國際性時間的基本標準器。簡單的說，是規定銫原子的振動頻率為9.192631770GHz，以此種頻率為基準，來表示刻劃的時刻叫做原子時。由于銫原子振動頻率穩定度極高（如前述能達到10-12至10-14量級），能達到三萬年相差不超過一秒的時間精度。
 　　星歷：精確描述天體（如GPS衛星）位置的以時間為變量的函數的一組參數。目前，GPS星歷有“廣播星歷”和后處理的“精密星歷”。
 測量精度很大程度上取決于時間精度，這也是衛星上搭載了原子鐘的原因，為了準確地得到電磁波到達的時間，需要GPS接收機也要有同樣高精度的時間，為了把接收機制造成小型和價廉起見，不可能使用昂貴的原子鐘。解決方法是，追加另一顆衛星的信息，來尋求正確的時間，這樣一來，為了進行正確的測位，必須接收來自四顆衛星的電磁波，目前，多數導航是通過這種方法實現的。
 　　 五、GPS的信號
 　　 GPS衛星發射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60HMz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調制著多種信號，這些信號主要有：
 C/A代碼：C/A代碼又被稱為粗捕獲碼，它被調制在L1載波上，是1MHz的偽隨機噪聲碼（PRN碼），其碼長為1023位（周期為1ms）。由于每顆衛星的C/A代碼都不一樣，因此，我們經常用它們的PRN號來區分它們。C/A代碼是普通用戶用以測定測站到衛星間的距離的一種主要的信號。 
 　　P代碼：P代碼又被稱為精碼，它被調制在L1和L2載波上，是10MHz的偽隨機噪聲碼，其周期為七天。在實施AS時，P代碼與W代碼進行模二相加生成保密的Y代碼，此時，一般用戶無法利用P代碼來進行導航定位。 
 　　Y代碼：見P代碼。
 　　導航信息：導航信息被調制在L1載波上，其信號頻率為50Hz，包含有GPS衛星的軌道參數、衛星鐘改正數和其它一些系統參數。用戶一般需要利用此導航信息來計算某一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置，導航信息也被稱為廣播星歷。 
 　　六、GPS定位方法
 　　GPS定位的方法是多種多樣的，用戶可以根據不同的用途采用不同的定位方法。GPS定位方法可依據不同的分類標準，作如下劃分： 
 　　l 根據定位所采用的觀測值 
 　　偽距定位：偽距定位所采用的觀測值為GPS偽距觀測值，所采用的偽距觀測值既可以是C/A代碼偽距，也可以是P代碼偽距。偽距定位的優點是數據處理簡單，對定位條件的要求低，不存在整周模糊度的問題，可以非常容易地實現立即尋址；其缺點是觀測值精度低，C/A 代碼偽距觀測值的精度一般為30米，而P代碼偽距觀測值的精度一般也在3米左右，從而導致定位成果精度低，另外，若采用精度較高的P代碼偽距觀測值，還存在AS的問題。 
 　　載波相位定位：載波相位定位所采用的觀測值為GPS的載波相位觀測值，即L1、L2或它們的某種線性組合。載波相位定位的優點是觀測值的精度高，一般優于2個毫米；其缺點是數據處理過程復雜，存在整周模糊度的問題。
 　　l 根據定位的模式
 　　絕對尋址：絕對尋址又稱為單點定位，這是一種采用一臺接收機進行定位的模式，它所確定的是接收機天線的絕對坐標。這種定位模式的特點是作業方式簡單，可以單機作業。絕對尋址一般用于導航和精度要求不高的應用中。 
 　　相對定位：相對定位又稱為差分定位，這種定位模式采用兩臺以上的接收機，同時對一組相同的衛星進行觀測，以確定接收機天線間的相互位置關系。 
 　　l 根據獲取定位結果的時間
 　　立即尋址：立即尋址是根據接收機觀測到的資料，實時地解算出接收機天線所在的位置。 
 　　 非立即尋址：非立即尋址又稱后處理定位，它是通過對接收機接收到的資料進行后處理以進行定位得方法。 
 　　 l 根據定位時接收機的運動狀態 
 　　 動態定位：所謂動態定位，就是在進行GPS定位時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是變化的。也就是說，在數據處理時，將接收機天線的位置作為一個隨時間的改變而改變的量。動態定位又分為Kinematic和Dynamic兩類。 
 　　靜態定位：所謂靜態定位，就是在進行GPS定位時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是保持不變的。也就是說，在數據處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量。在測量中，靜態定位一般用于高精度的測量定位，其具體觀測模式多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由幾分鐘、幾小時甚至數十小時不等。
 　　 七、GPS應用
 　　 GPS最初為美國軍方所專用，由其控制和操作。海灣戰爭后，開放了C/A代碼，并且降低了它的精度。盡管如此，GPS全天候向全球瞬時提供高精度定位及時間信息，引起了全世界的強烈興趣。各國科技工作者研究出種種方法，如相位法、差分測量法等等，大大提高了測量結果的精度，滿足了各國廣泛應用的要求，同時也推動了GPS導航定位技術的迅速發展，下面是GPS在一些典型應用：
 n 高空科學氣球GPS跟蹤定位系統
 n 移動車輛GPS自動定位技術
 n 3GPS精密計時
 n 利用GPS技術確定地球衛星軌道
 n 艦船、飛機的導航定位
 n 導彈的精確制導
 目前，全球定位系統已廣泛應用于軍事和民用等眾多領域中。下面以它在交通運輸系統中的運用為例，簡要說明一下：
 　　1、 GPS在道路工程中的應用
 　　GPS在道路工程中的應用，目前主要是用于建立各種道路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規測量手段不僅布網困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網，如滬寧、滬杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首級控制網，然后用常規方法布設導線加密。實踐證明，在幾十公里范圍內的點位誤差只有2cm左右，達到了常規方法難以實現的精度，同時也大大提前了工期。
 　　2、 GPS在汽車導航和交通管理中的運用
 　　三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統是在全球定位系統GPS基礎上發展起來的一門新型技術。汽車導航系統由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD—ROM驅動器、LCD顯示器組成。
 　　GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號（三顆以上），求出該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位精度，通常采用差分GPS技術。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而與捕獲不到GPS衛星信號時，系統可自動導入自律導航系統，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數據處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種資料，即使在更換輪胎暫時停車時，系統也可以重新設定。
 　　由GPS衛星導航和自律導航所測到的汽車位置坐標資料、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者的誤差，與地圖上的路線統一，需采用地圖匹配技術，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路誤差進行實時相關匹配作自動修正，此時地圖匹配電路是通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路資料等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關信息。
 GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括：
 l 車輛跟蹤 
 l 提供出行路線規劃和導航
 l 信息查詢
 l 話務指揮
 l 緊急援助
 　　GPS除了用于導航、定位、測量外，由于GPS系統的空間衛星上載有的精確時鐘可以發布時間和頻率信息，因此，以空間衛星上的精確時鐘為基礎，在地面監測站的監控下，傳送精確時間和頻率是GPS的另一重要應用。全球定位系統GPS是近年來開發的最具有開創意義的高新技術之一，其全球性、全能性、全天候性的導航定位、定時、測速優勢必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的應用。
 　　八、導航的概念
 　　導航是一個技術門類的總稱，它是引導飛機、船舶、車輛以及個人（總稱作運載體）安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地的一種手段。導航的基本功能是回答：我現在在哪里？我要去哪里？如何去？ 
 　　九、導航系統概念
 　　導航應由導航系統完成，包括裝在運載體上的導航設備以及裝在其它地方與導航設備配合使用的導航臺。從導航臺的位置來看，主要有： 
 陸基導航系統： 即導航臺位于陸地上，導航臺與導航設備之間用無線電波聯系。
 星基導航系統：導航臺設在人造衛星上，擴大覆蓋范圍。
 GPS導航系統屬于星基導航系統。
 　　十、主要導航系統簡介
 在衛星定位系統出現之前，遠程導航與定位主要用無線導航系統。
 1、 無線電導航系統
 Ø 羅蘭--C：工作在100KHZ，由三個地面導航臺組成，導航工作區域2000KM，一般精度200-300M。
 Ø Omega（奧米茄）：工作在十幾千赫。由八個地面導航臺組成，可覆蓋全球。精度幾英里。
 Ø 多卜勒系統：利用多卜勒頻移原理，通過測量其頻移得到運動物參數（地速和偏流角），推算出飛行器位置，屬自備式航位推算系統。誤差隨航程增加而累加。
 缺點：覆蓋的工作區域小；電波傳播受大氣影響；定位精度不高。
 2、 衛星定位系統
 Ø 最早的衛星定位系統是美國的子午儀系統（Transit），1958年研制，64年正式投入使用。由于該系統衛星數目較小（5-6顆），運行高度較低（平均1000KM），從地面站觀測到衛星的時間隔較長（平均1.5h），因而它無法提供連續的實時三維導航，而且精度較低。
 Ø 全球導航衛星系統GLONASS：GLONASS是GLObal NAvigation Satellite System(全球導航衛星系統)的字頭縮寫，是前蘇聯從80年代初開始建設的與美國GPS系統相類似的衛星定位系統，也由衛星星座、地面監測控制站和用戶設備三部分組成。現在由俄羅斯空間局管理。GLONASS系統從理論上有24顆衛星，但由于衛星使用壽命和資金緊張等問題，實際上的可用衛星遠遠少于24，目前有8顆供使用的衛星。GLONASS系統的衛星星座由24顆衛星組成，均勻分布在3個近圓形的軌道平面上，每個軌道面8顆衛星，軌道高度19100公里，運行周期11小時15分，軌道傾角64.8°。與美國的GPS系統不同的是GLONASS系統采用頻分多址(FDMA)方式，根據載波頻率來區分不同衛星（GPS是碼分多址（CDMA），根據調制碼來區分衛星）。每顆GLONASS衛星發播的兩種載波的頻率分別為L1=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+0.4375k(MHz)，其中k=1～24為每顆衛星的頻率編號。所有GPS衛星的載波的頻率是相同，均為L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。GLONASS衛星的載波上也調制了兩種偽隨機噪聲碼：S代碼和P代碼。俄羅斯對GLONASS系統采用了軍民合用、不加密的開放政策。GLONASS系統單點定位精度水平方向為16m，垂直方向為25m。另外，俄計劃將系統發播頻率改為GPS的頻率，并得到美羅克威爾公司的技術支持。下表是GPS與GLONASS的比較：
 項目 GPS系統 GLONASS系統
 星座衛星數 24 24
 軌道面個數 6 3
 軌道高度 20183公里 19100公里
 運行周期 11小時58分 11小時15分
 軌道傾角 55度 65度
 載波頻率 L1:1575.42MHz L1:1602.56-1615.50MHz
 L2:1227.60MHz L2:1246.44-1256.50MHz
 傳輸方式 碼分多址 頻分多址
 調制碼 C/A代碼和P代碼 S代碼和P代碼
 時間系統 UTC UTC
 坐標系統 WGS-84 SGS-E90
 SA 有（2000年5月1日取消） 無
 AS 有 無
 GPS系統的建立給導航和定位技術帶來了巨大的變化，它從根本上解決了人類在地球上的導航和定位問題，可以滿足不同用戶的需要。
 十、GPS優點
 GPS的問世標志著電子導航技術發展到了一個更加輝煌的時代。GPS系統與其它導航系統相比，主要特點有如下六個方面。 
 1、定位精度高
 GPS可為各類用戶連續地提供高精度的三維位置、三維速度和時間信息。
 2、觀測時間短
 隨著GPS系統的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20km以內相對靜態定位，僅需15～20min；快速靜態相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15km以內時，流動站觀測時間只需1～2min，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘，立即尋址速度快。目前GPS接收機的一次定位和測速工作在1s甚至更小的時間內便可完成，這對高動態用戶來講尤其重要。 
 3、執行操作簡便
 隨著GPS接收機不斷改進，自動化程度越來越高，有的已達“傻瓜化”的程度；接收機的體積越來越小，重量越來越輕，極大地減輕測量工作者的工作緊張程度和勞動強度。使野外工作變得輕松愉快。
 4、全球、全天候作業
 由于GPS衛星數目較多且分布合理，所以在地球上任何地點均可連續同步地觀測到至少4顆衛星，從而保障了全球。全天候連續實時導航與定位的需要。目前GPS觀測可在一天24h內的任何時間進行，不受陰天黑夜、起霧刮風、下雨下雪等氣候的影響。
 5、功能多、應用廣
 GPS系統不僅可用于測量、導航，還可用于測速、測時。測速的精度可達0.1m/s，測時的精度可達幾十毫微秒。其應用領域不斷擴大。
 十一、汽車GPS導航系統與汽車GPS防盜系統
 GPS防盜車安全系統是GPS與通信技術結合，對移動的車輛進行監控，通過中心控制臺確定車輛的移動方位。當汽車失竊時，可以報由中心控制臺來發現其逃跑路線，進而實施截獲，也是GPS的一種實際運用，目前國內有多家從事GPS防盜系統開發、生產的廠家。
 汽車GPS導航系統則是GPS與GIS（地理信息系統）、語音技術、操作系統、數據庫、多媒體技術及多種測量技術等相結合的產物。移動車輛接收來自GPS的定位信號，并在數字化的電子地圖上顯示出來，并通過語音提示，對駕駛者進行道路指引。
 　　GIS概述
 　　一、GIS的定義
 　　GIS是地理信息系統 (Geographic information System)的簡寫，它是一套可以整合各項相關地理資料的信息化操作系統,其架構于一完整豐富的地理數據庫之上,并具有資料擷取、編修、更新、儲存、查詢、處理、分析及展示等不同功能。
 舉例如都市信息系統、土地監控系統、地籍信息系統、交通信息系統及環境監控系統、流域管理系統等等,皆屬于地理信息系統的一環。
 就GIS系統所處理的資料來說,我們可以簡單的將其分類為空間數據與屬性數據二種。
 　　空間資料(Spatial Data)是與地理位置有關的資料,一般來說是以坐標的方式來表示,如經緯度坐標、世界橫麥卡托坐標皆是。
 　　屬性資料(Attribute Data)則是與地理位置無關的資料,如街道名稱、河川名稱/長度、或與地籍有關的地號、地目、所有人等等均屬此類。
 　　在空間資料中的各個對象,彼此之間有其空間關聯性,再加上空間資料與屬性資料之間的連結關系,也就構成一個GIS系統兼具查詢、顯示、分析、數據管理等之多功能、效率高之整合性系統。
 　　二、地圖的本質
 　　地圖是一種儲存地理資料的工具，目前保留下來的最早期地圖，就是為了記錄土地的所有權而制作的。
 我們可以由地圖上量取地面的一些性質或是一組地理現象之間彼此的關聯性；地圖是一種以圖像的方式，來呈現地球上的現象；地圖是一個地方的圖畫，而這個圖畫顯示了物體在哪里；地圖可以表現房間里的物；地圖可以表現城鎮中的房子、建筑 物和街道；地圖可以表現縣市或國家中的城鎮、湖泊和山脈；地圖還可以表現我們居住地方許多其它的東西。
 　  地圖是許多決策支持分析時的重要工具，有許多作業是野外的現場所無法進行分析的，例如：坡度的計算、視域圖的計算等，都有賴于圖面上的分析。在進行環境影響評估的時候，我們可以由圖面上的作業來分析那些地區是沖擊比較大；那些是沖擊比較小的。隨著環境問題的日益嚴重，有關于自然環境的分析及研究成為眾所矚目的問題，地圖的使用是自然環境分析時的利器，可以解決許多問題，所以地圖的使用也日形重要，不再是地理學者的專利，可以預見的是地圖的分析功能越來越重要。
 　  不論在旅行、航海、儲存資料、研究、環境規劃、野外實習等都可使用地圖來作為輔助的工具。
 　  三、地圖的分類
 　  每一張地圖都是一種真實世界的縮影，在地圖和真實世界之間也就存在著一個比例，依據這一個比例的大小，可以將地圖分成大比例、中比例和小比例地圖。
 　  大小比例尺并沒有一定的定義，根據每一個國家的幅員大小、社會經濟條件而有不同的定義。
 　  一般而言，大于1：50,000的地圖，都可以稱為大比例尺地圖，亦即一般普通目的地圖都落在這一類。相對的，主題地圖大都是小比例尺的地圖，如臺灣地區的氣候圖等。
 　  四、地圖學的數學問題
 　  地圖是用來表現地理現象的一種模型，所以繪制地圖的第一個工作是調查地面現象的實際情形，諸如這些現象分布的位置、形狀、面積、距離等等，都是所要調查的空間特性資料。
 　  地理現象的位置是所有空間特性的基礎，有了位置資料我們就可以進一步求算距離、面積、形狀等，和地圖繪制非常相關的一個工作就是測量，測量工作的目的在于調查和記錄空間資料的位置。
 　  為了記錄測量的結果，我們必須要有一套坐標系統，使得地表上的任一個地點都有獨特的坐標值，如此我們才可以明確地記錄各種地理現象的位置，如：海岸線位置、國界、測站的位置等，然后才可以進一步將這些現象繪制在地圖上。
 　  五、投影
 　  繪圖之前，地圖學者必須依據所欲繪制地區的范圍和圖面的大小來決定一個比例尺，這個比例尺可以視為繪圖所依據的地球儀和實際地球之間的比例。
 　  比例尺決定之后，繪圖者必須想辦法將地球儀上面的球面位置轉繪成地圖上的平面坐標。這是一個比較棘手的問題，因為地球的外形近似于一個球體，無法原原本本的被轉換成平面，必須加以拉扯、變形之后，才可能轉換到平面上的坐標。以科學性的敘述而言，這個工作是將地球儀上的幾何現象投影到一個平面上，所以我們稱這種轉換為地圖投影。
 　  地圖學者已發明了三百種左右的投影方法。從球面上轉換成平面的過程，我們沒有辦法將球面上的所有幾何性質都完整地保留至平面上，所以每個投影方法一定都有一些扭曲或變形，亦即有它的優點和缺點，繪圖者可以依據制圖目的和需要來選擇一個合適的方法，讀圖的時候也必須了解各種投影的意義和它的變形程度，才能充分掌握地圖上的信息。
 　  六、經度與緯度的定義
 　  根據地球的形狀和轉動的方向，古代的希臘人發明了以經線和緯線來界定地球表面位置的坐標系統。
 　  這套系統以南極、北極和赤道作為基準。南北極則是地球的旋轉和地表相交的二個端點，那么赤道又是什么呢？我們可以想象有一個很大的平面，它通過地球的中心，而且與地球的旋轉軸垂直，這一個平面和地球表面切割出來的圈就是赤道。
 　  如果我們以二個數值來表現地面上任一地點的坐標值，那么其中一個可以由距離赤道的遠近來界定，這個值也就是緯度，我們以赤道的緯度為零，赤道以北為北緯，赤道以南為南緯，距離赤道越近的地方緯度就越小，南北極的緯度最大，各為九十度。
 　  經線是和赤道垂直相交的一組線，從南極連接至北極。緯度是用來界定地面上任一地點的南北方向的值，經度則是用來定義東西向的值，由于地球一圈是360度，所以全世界的經度也分成360度。