天文坐标系的基准是铅垂线和大地水准面，它用天文经度λ和天文纬度φ两个参数来表示地面点在球面上的位置。过地面上任一点P的铅垂线与地球旋转轴所组成的平面称为该点的天文子午面，天文子午面与大地水准面的交线称为天文子午线，也称经线。称过英国格林尼治天文台的天文子午面为首子午面，过P点的天文子午面与首子午面的二面角称为P点的天文经度。在首子午面以东为东经，以西为西经。同一子午线上各点的经度相同。过P点垂直于地球旋转轴的平面与地球表面的交线称为P点的纬线，过球心O的纬线称为赤道。过P点的铅垂线与赤道平面的夹角称为P点的天文纬度。在赤道以北为北纬，在赤道以南为南纬。