Carte mondiale des coordonnées géographiques : latitude et longitude

Les premières tentatives de mesure de la Terre remontent à Ératosthène de Cyrène (276-194 av. J.-C.) qui calcula la circonférence terrestre avec une erreur de seulement 2% en mesurant l'ombre des obélisques à Alexandrie et Syène. Au IIe siècle, Claude Ptolémée développa le premier système de coordonnées dans sa Géographie, utilisant des parallèles et méridiens référencés aux Îles Fortunées (Canaries). La Renaissance vit les progrès décisifs de Gerardus Mercator dont la projection de 1569 permit aux navigateurs de suivre des caps constants. Le problème crucial de la détermination de la longitude en mer fut résolu par John Harrison avec son chronomètre H4 (1761), précis à 0,2 seconde par jour après 81 jours de navigation. La Conférence du Méridien de 1884 établit définitivement Greenwich comme méridien origine, mais la France continua d'utiliser le méridien de Paris jusqu'en 1911 pour ses cartes nationales. Le XXe siècle apporta les systèmes satellitaires : TRANSIT (1964) premier système de navigation, suivi du GPS américain (1995), GLONASS russe (1995), Galileo européen (2016) et BeiDou chinois (2020). Aujourd'hui, le WGS84 (World Geodetic System 1984) sert de référence mondiale, constamment raffiné par 500 stations terrestres et mis à jour tous les 4 ans, avec la dernière révision majeure en 2020 (WGS84 G2296).

Le World Geodetic System 1984 définit un ellipsoïde de référence avec un rayon équatorial de 6 378 137 mètres et un aplatissement de 1/298,257 223 563, représentant plus fidèlement la forme réelle de la Terre que la sphère parfaite. Ce système géocentrique place son origine au centre de masse terrestre, avec une précision de positionnement absolue de 1 mètre horizontalement et 1,5 mètre verticalement en mode civil standard. Les 31 satellites GPS opérationnels orbitent sur 6 plans inclinés à 55°, complétant une révolution en 11 heures 58 minutes (deux fois par jour sidéral). Chaque satellite émet sur deux fréquences L1 (1575,42 MHz) et L2 (1227,60 MHz) avec des codes C/A (public) et P (militaire crypté). La précision différentielle (DGPS) utilisant des stations de référence fixes atteint 10 cm en temps réel, tandis que le traitement post-traitement (PPK) permet des mesures centimétriques. Le système Galileo européen, pleinement opérationnel depuis 2021 avec 24 satellites, offre une précision horizontale de 1 mètre gratuitement et 20 cm avec le service commercial. La combinaison multi-constellations (GPS+GLONASS+Galileo+BeiDou) réduit le temps d'acquisition à moins de 10 secondes et fonctionne même dans les canyons urbains avec seulement 4 satellites visibles. Les applications scientifiques utilisent le VLBI (Very Long Baseline Interferometry) pour mesurer les mouvements tectoniques avec une précision de 1 mm/an.

L'équateur (0° latitude) divise la Terre en hémisphères nord et sud sur 40 075 km, traversant 13 pays dont le Brésil, la République Démocratique du Congo et l'Indonésie. Les tropiques du Cancer (23°26′11″N) et du Capricorne (23°26′11″S) marquent les limites solaires extrêmes, avec une inclinaison variant entre 22,1° et 24,5° sur un cycle de 41 000 ans (actuellement à 23°26′). Les cercles polaires arctique (66°33′49″N) et antarctique (66°33′49″S) délimitent les zones de jour/nuit polaires, où le soleil reste visible ou invisible pendant au moins 24 heures aux solstices. Le méridien de Greenwich (0° longitude) s'étend du pôle Nord au pôle Sud sur 20 003,93 km, traversant 8 pays depuis sa matérialisation en 1851 par l'astronome George Airy. La ligne de changement de date (180° longitude) zigzague pour éviter les territoires, créant des anomalies comme les îles Diomède séparées de 3 km mais avec 21 heures de décalage. Le 45e parallèle nord, à mi-distance entre équateur et pôle, traverse la France près de Bordeaux avec une longueur de 32 000 km. Les méridiens de référence historiques incluent celui de Paris (2°20′14″E) matérialisé par la méridienne de France mesurée par Delambre et Méchain (1792-1798), et celui de l'île de Fer (17°40′O) utilisé par les cartographes néerlandais au XVIIe siècle.

Le GNSS (Global Navigation Satellite System) moderne dépasse largement la simple localisation. La géodésie spatiale utilise 500 stations permanentes du réseau IGS (International GNSS Service) pour mesurer la dérive des continents : la plaque pacifique se déplace de 8,3 cm/an vers le nord-ouest, tandis que l'Inde converge vers l'Asie à 5 cm/an. L'altimétrie satellitaire (Jason-3, Sentinel-6) mesure l'élévation du niveau marin avec une précision de 2,5 cm, détectant une hausse moyenne de 3,3 mm/an depuis 1993. Les réseaux géodésiques nationaux comme le RGF93 en France comptent 150 000 points matérialisés avec une précision centimétrique. L'agriculture de précision utilise le RTK (Real Time Kinematic) pour un guidage au centimètre, réduisant les chevauchements de 5% et augmentant les rendements de 15%. La synchronisation temporelle via les signaux GPS permet aux réseaux 5G de maintenir une synchronisation de 100 nanosecondes entre antennes. La surveillance sismique détecte les déformations précurseurs avec des réseaux denses de 200 stations au Japon mesurant en continu. Les systèmes de sauvetage (Cospas-Sarsat) localisent les balises de détresse avec une précision de 100 m depuis 1982, ayant sauvé 50 000 vies. La cartographie mobile (LiDAR+GPS+IMU) capture 1 million de points par seconde avec une précision absolue de 3 cm pour les modèles 3D urbains.