ISO 19111:2019

Geographic information - Referencing by coordinates

This document defines the conceptual schema for the description of referencing by coordinates. It describes the minimum data required to define coordinate reference systems. This document supports the definition of: - spatial coordinate reference systems where coordinate values do not change with time. The system may: - be geodetic and apply on a national or regional basis, or - apply locally such as for a building or construction site, or - apply locally to an image or image sensor; - be referenced to a moving platform such as a car, a ship, an aircraft or a spacecraft. Such a coordinate reference system can be related to a second coordinate reference system which is referenced to the Earth through a transformation that includes a time element; - spatial coordinate reference systems in which coordinate values of points on or near the surface of the earth change with time due to tectonic plate motion or other crustal deformation. Such dynamic systems include time evolution, however they remain spatial in nature; - parametric coordinate reference systems which use a non-spatial parameter that varies monotonically with height or depth; - temporal coordinate reference systems which use dateTime, temporal count or temporal measure quantities that vary monotonically with time; - mixed spatial, parametric or temporal coordinate reference systems. The definition of a coordinate reference system does not change with time, although in some cases some of the defining parameters can include a rate of change of the parameter. The coordinate values within a dynamic and in a temporal coordinate reference system can change with time. This document also describes the conceptual schema for defining the information required to describe operations that change coordinate values. In addition to the minimum data required for the definition of the coordinate reference system or coordinate operation, the conceptual schema allows additional descriptive information - coordinate reference system metadata - to be provided. This document is applicable to producers and users of geographic information. Although it is applicable to digital geographic data, the principles described in this document can be extended to many other forms of spatial data such as maps, charts and text documents.

Information géographique — Référencement par coordonnées

Le présent document définit le schéma conceptuel pour la description du référencement par coordonnées. Il décrit les données minimales requises pour définir des systèmes de référence de coordonnées. Le présent document prend en charge la définition des éléments suivants: — les systèmes de référence de coordonnées spatiaux dans lesquels les valeurs des coordonnées ne changent pas avec le temps. Le système peut: — être géodésique et s'appliquer à l'échelle nationale ou régionale; ou — s'appliquer localement, comme dans le cas d'un bâtiment ou d'un chantier de construction; ou — s'appliquer localement à une image ou un capteur d'image; — être associé à une plate-forme mobile telle qu'une voiture, un navire, un aéronef ou un engin spatial. Un tel système de référence de coordonnées peut être relié à un deuxième système de référence de coordonnées qui est associé à la Terre par une transformation qui comprend un élément temporel; — les systèmes de référence de coordonnées spatiaux dans lesquels les valeurs de coordonnées de points situés sur ou près de la surface de la terre, changent avec le temps en raison du mouvement tectonique des plaques ou d'autres déformations de la croûte terrestre. Ces systèmes dynamiques comprennent l'évolution temporelle, mais ils restent de nature spatiale; — les systèmes de référence de coordonnées paramétriques qui utilisent un paramètre non spatial variant de façon monotone avec la hauteur ou la profondeur; — les systèmes de référence de coordonnées temporels qui utilisent dateTime, le comptage temporel ou des mesures de grandeur temporelles dont les valeurs varient de façon monotone avec le temps; — les systèmes de référence de coordonnées mixtes spatiaux, paramétriques ou temporels. La définition d'un système de référence de coordonnées ne change pas avec le temps, même si dans certains cas, certains paramètres de définition peuvent inclure une vitesse de changement du paramètre. Les valeurs de coordonnées dans un système de référence de coordonnées dynamique et temporel peuvent changer avec le temps. Le présent document décrit également le schéma conceptuel permettant de définir les informations requises pour décrire les opérations qui modifient les valeurs de coordonnées. Outre les données minimales requises pour la définition du système de référence de coordonnées ou de l'opération sur les coordonnées, le schéma conceptuel permet de fournir des informations descriptives supplémentaires (métadonnées du système de référence de coordonnées) Le présent document est applicable aux producteurs et aux utilisateurs d'informations géographiques. Bien qu'il soit applicable aux données géographiques numériques, il est possible d'élargir ses principes à de nombreux autres types de données géographiques tels que les cartes, les tableaux et les textes.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 30-Jan-2019
• ICS: 35.240.70 - IT applications in science
• Technical Committee: ISO/TC 211 - Geographic information/Geomatics
• Drafting Committee: ISO/TC 211/WG 9 - Information management
• Current Stage: 9092 - International Standard to be revised
• Start Date: 16-Sep-2024
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Amended By: ISO 19111:2019/Amd 2:2023 - Geographic information - Referencing by coordinates - Amendment 2
• Effective Date: 03-Dec-2022
• Amended By: ISO 19111:2019/Amd 1:2021 - Geographic information - Referencing by coordinates - Amendment 1
• Effective Date: 18-Dec-2021
• Revises: ISO 19111:2007 - Geographic information - Spatial referencing by coordinates
• Effective Date: 24-Jun-2017
• Revises: ISO 19111-2:2009 - Geographic information - Spatial referencing by coordinates - Part 2: Extension for parametric values
• Effective Date: 24-Jun-2017

Overview

ISO 19111:2019 - Geographic information - Referencing by coordinates defines the conceptual schema and minimum data requirements for describing coordinate reference systems (CRS) and coordinate operations. The standard covers spatial, parametric and temporal CRSs, including static and dynamic reference frames where coordinate values change with time. It specifies how to record CRS metadata, coordinate operations (transformations), and related modelling constructs using UML and conformance rules for producers and users of geographic information.

Key topics and technical requirements

• Coordinate reference systems (CRS): Definitions for spatial (geodetic, local, image/sensor, platform‑referenced), parametric (non‑spatial parameters varying with depth/height), temporal (dateTime/count/measure), and mixed CRSs.
• Dynamic reference frames: Support for tectonic plate motion, crustal deformation and CRSs that include time evolution while keeping CRS definitions stable.
• Coordinate operations: Conceptual schema for defining transformations that change coordinate values, including operations that incorporate a time element.
• Minimum metadata and optional descriptive metadata: Requirements for identifying, naming, scoping and describing CRSs and their domain of validity.
• Datums and reference frames: Models for geodetic and temporal datums, datum ensembles (grouping related realizations), and geoid‑based vertical CRSs.
• Modeling and conformance: UML schemas for packages (Coordinates, Coordinate Systems, Datums, Coordinate Operations), an abstract test suite (Annex A), informative examples (Annex E) and guidance for interfacing to ISO 19111.
• Extensions for special use: Triaxial ellipsoid support for planetary applications and three‑dimensional projected CRSs.

Practical applications

ISO 19111:2019 is essential for any workflow that requires precise, interoperable coordinate referencing and transformations:

• GIS data modeling, storage and exchange
• Geodetic network realization and reference‑frame management
• Surveying, cadastral mapping and construction/site engineering
• Remote sensing, image georeferencing and sensor metadata
• Navigation, autonomous vehicle positioning and platform‑referenced data
• Time‑dependent applications (tectonics, crustal motion, dynamic positioning)
• Planetary mapping and mission data where non‑Earth ellipsoids are used

Who should use this standard

• GIS professionals, geodesists and surveyors
• Software developers and system integrators implementing CRS/coordinate transformation libraries
• Data producers, mapping agencies and national mapping authorities
• Remote sensing specialists, cartographers and navigation system designers
• Organizations needing long‑term, interoperable spatial and spatio‑temporal data exchange

Related standards

• ISO 19112 (Spatial referencing by geographic identifiers)
• Previous edition ISO 19111:2007 (superseded)
• Work by ISO/TC 211 and OGC on coordinate reference system interoperability

By implementing ISO 19111:2019, organizations ensure consistent CRS definitions, robust coordinate transformations (including time‑aware operations) and better interoperability across GIS, surveying and positioning systems.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19111
Third edition
2019-01
Geographic information —
Referencing by coordinates
Information géographique — Système de références par coordonnées
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
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CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Fax: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms . 2
3.1 Terms and definitions . 2
3.2 Symbols .11
3.3 Abbreviated terms .11
4 Conformance requirements .12
5 Conventions .13
5.1 Unified Modeling Language notation .13
5.2 Attribute status .13
6 Referencing by coordinates — Data model overview .14
7 Coordinates package .15
7.1 Relationship between coordinates and coordinate reference system .15
7.2 Coordinate reference system identification .16
7.3 Requirements for coordinate metadata .16
7.3.1 Requirements class: Static CRS coordinate metadata .16
7.3.2 Requirements class: Dynamic CRS coordinate metadata .17
7.4 UML schema for the Coordinates package .17
7.5 UML schema for change of coordinates .19
8 Common Classes package .21
8.1 General attributes .21
8.1.1 Introduction .21
8.1.2 Name and alias.21
8.1.3 Identifier .21
8.1.4 Scope and Domain of Validity .21
8.2 UML schema for the Common Classes package .22
9 Coordinate Reference Systems package .25
9.1 Coordinate reference system .25
9.1.1 General.25
9.1.2 Principal subtypes of coordinate reference system .25
9.2 Derived coordinate reference system .26
9.2.1 General.26
9.2.2 Projected coordinate reference system .26
9.3 Compound coordinate reference system .27
9.3.1 General.27
9.3.2 Spatial compound coordinate reference system .27
9.3.3 Spatio-temporal compound coordinate reference system .27
9.3.4 Spatio-parametric compound coordinate reference system .27
9.3.5 Spatio-parametric-temporal compound coordinate reference system .27
9.4 UML schema for the Coordinate Reference Systems package .27
10 Coordinate Systems package .36
10.1 Coordinate system — General .36
10.2 Parametric coordinate system .37
10.3 Temporal coordinate system.37
10.4 Coordinate system axis .38
10.5 UML schema for the Coordinate Systems package.38
11 Datums (reference frames) package .49
11.1 Types of datum and reference frame .49
11.2 Geodetic reference frame .49
11.2.1 Prime meridian .49
11.2.2 Ellipsoid .49
11.3 Dynamic reference frame .50
11.4 Datum ensemble .50
11.5 Temporal datum .50
11.6 UML schema for the Datums package .50
12 Coordinate Operations package .58
12.1 General characteristics of coordinate operations .58
12.2 UML schema for the Coordinate Operations package .59
Annex A (normative) Abstract test suite .71
Annex B (informative) Spatial referencing by coordinates — Geodetic concepts .76
Annex C (informative) Spatial referencing by coordinates — Context for modelling.81
Annex D (informative) Temporal referencing by coordinates — Context for modelling .95
Annex E (informative) Examples.99
Annex F (informative) Recommended best practice for interfacing to ISO 19111 .137
Annex G (informative) Backward compatibility with ISO 19111:2007 .138
Bibliography .143
iv © ISO 2019 – All rights reserved

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 211, Geographic information/Geomatics,
in close collaboration with the Open Geospatial Consortium (OGC).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 19111:2007), which has been technically
revised. This document also incorporates the provisions of ISO 19111-2:2009, which is cancelled.
The changes in this edition compared to the previous edition are:
— inclusion of applicable modern geodetic terminology;
— extension to describe dynamic geodetic reference frames;
— extension to describe geoid-based vertical coordinate reference systems;
— extension to allow triaxial ellipsoid for planetary applications;
— extension to describe three-dimensional projected coordinate reference systems;
— addition of 'datum ensembles' to allow grouping of related realizations of a reference frame where
for lower accuracy applications the differences are insignificant;
— clarification in the modelling of derived coordinate reference systems;
— remodelling of the metadata elements scope and extent;
— addition of requirements to describe coordinate metadata and the relationship between spatial
coordinates;
— additional modelling of temporal coordinate reference system components sufficient for spatio-
temporal coordinate referencing;
— consolidation of the provisions of ISO 19111-2:2009 (Spatial referencing by coordinates — Extension
for parametric values) into this document;
— change in name from 'Spatial referencing by coordinates' to 'Referencing by coordinates', due to the
inclusion of the non-spatial coordinate reference system subtypes of parametric (from ISO 19111-2)
and temporal;
— the correction of minor errors.
Further details are given in Annex G.
In accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2, 2018, Rules for the structure and drafting of
International Standards, in International Standards the decimal sign is a comma on the line. However the
General Conference on Weights and Measures (Conférence Générale des Poids et Mesures) at its meeting
in 2003 passed unanimously the following resolution:
“The decimal marker shall be either a point on the line or a comma on the line.”
In practice, the choice between these alternatives depends on customary use in the language concerned.
In the technical areas of geodesy and geographic information it is customary for the decimal point
always to be used, for all languages. That practice is used throughout this document.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
vi © ISO 2019 – All rights reserved

Introduction
Geographic information is inherently four-dimensional and includes time. The spatial component
relates the features represented in geographic data to positions in the real world. Spatial references fall
into two categories:
— those using coordinates;
— those based on geographic identifiers.
[5]
Spatial referencing by geographic identifiers is defined in ISO 19112 . This document describes the
data elements, relationships and associated metadata required for spatial referencing by coordinates,
expanded from a strictly spatial context to include time. The temporal element is restricted to temporal
coordinate systems having a continuous axis. The temporal element excludes calendars and ordinal
reference systems due to their complexities in definition and in transformation. The context is shown
in Figure 1.
Figure 1 — Context of referencing by coordinates
Certain scientific communities use three-dimensional systems where horizontal position is combined
with a non-spatial parameter. In these communities, the parameter is considered to be a third, vertical,
axis. The parameter, although varying monotonically with height or depth, does not necessarily vary in
a simple manner. Thus conversion from the parameter to height or depth is non-trivial. The parameters
concerned are normally absolute measurements and the datum is taken with reference to a direct
physical measurement of the parameter. These non-spatial parameters and parametric coordinate
reference system modelling constructs were previously described in ISO 19111-2:2009 but have been
incorporated into this revision because the modelling constructs are identical to the other coordinate
reference system types included in this document.
This document describes the elements that are necessary to fully define various types of coordinate
reference systems applicable to geographic information. The subset of elements required is partially
dependent upon the type of coordinates. This document also includes optional fields to allow for the
inclusion of metadata about the coordinate reference systems. The elements are intended to be both
machine and human readable.
In addition to describing a coordinate reference system, this document provides for the description of
a coordinate operation between two different coordinate reference systems or a coordinate operation
to account for crustal motion over time. With such information, spatial data referenced to different
coordinate reference systems can be referenced to one specified coordinate reference system at one
specified time. This facilitates spatial data integration. Alternatively, an audit trail of coordinate
manipulations can be maintained.
viii © ISO 2019 – All rights reserved

INTERNATIONAL STANDARD ISO 19111:2019(E)
Geographic information — Referencing by coordinates
1 Scope
This document defines the conceptual schema for the description of referencing by coordinates. It
describes the minimum data required to define coordinate reference systems. This document supports
the definition of:
— spatial coordinate reference systems where coordinate values do not change with time. The
system may:
— be geodetic and apply on a national or regional basis, or
— apply locally such as for a building or construction site, or
— apply locally to an image or image sensor;
— be referenced to a moving platform such as a car, a ship, an aircraft or a spacecraft. Such a
coordinate reference system can be related to a second coordinate reference system which is
referenced to the Earth through a transformation that includes a time element;
— spatial coordinate reference systems in which coordinate values of points on or near the surface of
the earth change with time due to tectonic plate motion or other crustal deformation. Such dynamic
systems include time evolution, however they remain spatial in nature;
— parametric coordinate reference systems which use a non-spatial parameter that varies
monotonically with height or depth;
— temporal coordinate reference systems which use dateTime, temporal count or temporal measure
quantities that vary monotonically with time;
— mixed spatial, parametric or temporal coordinate reference systems.
The definition of a coordinate reference system does not change with time, although in some cases some
of the defining parameters can include a rate of change of the parameter. The coordinate values within
a dynamic and in a temporal coordinate reference system can change with time.
This document also describes the conceptual schema for defining the information required to describe
operations that change coordinate values.
In addition to the minimum data required for the definition of the coordinate reference system or
coordinate operation, the conceptual schema allows additional descriptive information - coordinate
reference system metadata - to be provided.
This document is applicable to producers and users of geographic information. Although it is applicable
to digital geographic data, the principles described in this document can be extended to many other
forms of spatial data such as maps, charts and text documents.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 8601, Data elements and interchange formats — Information interchange — Representation of dates
and times
ISO 19103, Geographic information — Conceptual schema language
ISO 19115-1:2014, Geographic information — Metadata — Part 1: Fundamentals
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
3.1.1
affine coordinate system
coordinate system in Euclidean space with straight axes that are not necessarily mutually perpendicular
3.1.2
Cartesian coordinate system
coordinate system in Euclidean space which gives the position of points relative to n mutually
perpendicular straight axes all having the same unit of measure
Note 1 to entry: n is 2 or 3 for the purposes of this document.
Note 2 to entry: A Cartesian coordinate system is a specialisation of an affine coordinate system.
3.1.3
compound coordinate reference system
coordinate reference system using at least two independent coordinate reference systems
Note 1 to entry: Coordinate reference systems are independent of each other if coordinate values in one cannot
be converted or transformed into coordinate values in the other.
3.1.4
concatenated operation
coordinate operation consisting of the sequential application of multiple coordinate operations
3.1.5
coordinate
one of a sequence of numbers designating the position of a point
Note 1 to entry: In a spatial coordinate reference system, the coordinate numbers are qualified by units.
3.1.6
coordinate conversion
coordinate operation that changes coordinates in a source coordinate reference system to coordinates
in a target coordinate reference system in which both coordinate reference systems are based on the
same datum
Note 1 to entry: A coordinate conversion uses parameters which have specified values.
EXAMPLE 1 A mapping of ellipsoidal coordinates to Cartesian coordinates using a map projection.
EXAMPLE 2 Change of units such as from radians to degrees or from feet to metres.
3.1.7
coordinate epoch
epoch to which coordinates in a dynamic coordinate reference system are referenced
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3.1.8
coordinate operation
process using a mathematical model, based on a one-to-one relationship, that changes coordinates in
a source coordinate reference system to coordinates in a target coordinate reference system, or that
changes coordinates at a source coordinate epoch to coordinates at a target coordinate epoch within
the same coordinate reference system
3.1.9
coordinate reference system
coordinate system that is related to an object by a datum
Note 1 to entry: Geodetic and vertical datums are referred to as reference frames.
Note 2 to entry: For geodetic and vertical reference frames, the object will be the Earth. In planetary applications,
geodetic and vertical reference frames may be applied to other celestial bodies.
3.1.10
coordinate set
collection of coordinate tuples referenced to the same coordinate reference system and if that
coordinate reference system is dynamic also to the same coordinate epoch
3.1.11
coordinate system
set of mathematical rules for specifying how coordinates are to be assigned to points
3.1.12
coordinate transformation
coordinate operation that changes coordinates in a source coordinate reference system to coordinates
in a target coordinate reference system in which the source and target coordinate reference systems
are based on different datums
Note 1 to entry: A coordinate transformation uses parameters which are derived empirically. Any error in those
coordinates will be embedded in the coordinate transformation and when the coordinate transformation is
applied the embedded errors are transmitted to output coordinates.
Note 2 to entry: A coordinate transformation is colloquially sometimes referred to as a 'datum transformation'.
This is erroneous. A coordinate transformation changes coordinate values. It does not change the definition
of the datum. In this document coordinates are referenced to a coordinate reference system. A coordinate
transformation operates between two coordinate reference systems, not between two datums.
3.1.13
coordinate tuple
tuple composed of coordinates
Note 1 to entry: The number of coordinates in the coordinate tuple equals the dimension of the coordinate system;
the order of coordinates in the coordinate tuple is identical to the order of the axes of the coordinate system.
3.1.14
cylindrical coordinate system
three-dimensional coordinate system in Euclidean space in which position is specified by two linear
coordinates and one angular coordinate
3.1.15
datum
reference frame
parameter or set of parameters that realize the position of the origin, the scale, and the orientation of a
coordinate system
3.1.16
datum ensemble
group of multiple realizations of the same terrestrial or vertical reference system that, for approximate
spatial referencing purposes, are not significantly different
Note 1 to entry: Datasets referenced to the different realizations within a datum ensemble may be merged
without coordinate transformation.
Note 2 to entry: ‘Approximate’ is for users to define and typically is in the order of under 1 decimetre but may be
up to 2 metres.
EXAMPLE “WGS 84” as an undifferentiated group of realizations including WGS 84 (TRANSIT), WGS 84
(G730), WGS 84 (G873), WGS 84 (G1150), WGS 84 (G1674) and WGS 84 (G1762). At the surface of the Earth these
have changed on average by 0.7 m between the TRANSIT and G730 realizations, a further 0.2 m between G730 and
G873, 0.06 m between G873 and G1150, 0.2 m between G1150 and G1674 and 0.02 m between G1674 and G1762).
3.1.17
depth
distance of a point from a chosen vertical reference surface downward along a line that is perpendicular
to that surface
Note 1 to entry: The line direction may be straight, or be dependent on the Earth's gravity field or other physical
phenomena.
Note 2 to entry: A depth above the vertical reference surface will have a negative value.
3.1.18
derived coordinate reference system
coordinate reference system that is defined through the application of a specified coordinate conversion
to the coordinates within a previously established coordinate reference system
Note 1 to entry: The previously established coordinate reference system is referred to as the base coordinate
reference system.
Note 2 to entry: A derived coordinate reference system inherits its datum or reference frame from its base
coordinate reference system.
Note 3 to entry: The coordinate conversion between the base and derived coordinate reference system is
implemented using the parameters and formula(s) specified in the definition of the coordinate conversion.
3.1.19
dynamic coordinate reference system
coordinate reference system that has a dynamic reference frame
Note 1 to entry: Coordinates of points on or near the crust of the Earth that are referenced to a dynamic
coordinate reference system may change with time, usually due to crustal deformations such as tectonic motion
and glacial isostatic adjustment.
Note 2 to entry: Metadata for a dataset referenced to a dynamic coordinate reference system should include
coordinate epoch information.
3.1.20
dynamic reference frame
dynamic datum
reference frame in which the defining parameters include time evolution
Note 1 to entry: The defining parameters that have time evolution are usually a coordinate set.
3.1.21
easting
E
distance in a coordinate system, eastwards (positive) or westwards (negative) from a north-south
reference line
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3.1.22
ellipsoid
reference ellipsoid
geometric reference surface embedded in 3D Euclidean space formed by an ellipse that is
rotated about a main axis
Note 1 to entry: For the Earth the ellipsoid is bi-axial with rotation about the polar axis. This results in an oblate
ellipsoid with the midpoint of the foci located at the nominal centre of the Earth.
3.1.23
ellipsoidal coordinate system
geodetic coordinate system
coordinate system in which position is specified by geodetic latitude, geodetic longitude and (in the
three-dimensional case) ellipsoidal height
3.1.24
ellipsoidal height
geodetic height
h
distance of a point from the reference ellipsoid along the perpendicular from the reference ellipsoid to
this point, positive if upwards or outside of the reference ellipsoid
Note 1 to entry: Only used as part of a three-dimensional ellipsoidal coordinate system or as part of a three-
dimensional Cartesian coordinate system in a three-dimensional projected coordinate reference system, but
never on its own.
3.1.25
engineering coordinate reference system
coordinate reference system based on an engineering datum
EXAMPLE 1 System for identifying relative positions within a few kilometres of the reference point, such as a
building or construction site.
EXAMPLE 2 Coordinate reference system local to a moving object such as a ship or an orbiting spacecraft.
EXAMPLE 3 Internal coordinate reference system for an image. This has continuous axes. It may be the
foundation for a grid.
3.1.26
engineering datum
local datum
datum describing the relationship of a coordinate system to a local reference
Note 1 to entry: Engineering datum excludes both geodetic and vertical reference frames.
3.1.27
epoch
point in time
Note 1 to entry: In this document an epoch is expressed in the Gregorian calendar as a decimal year.
EXAMPLE 2017-03-25 in the Gregorian calendar is epoch 2017.23.
3.1.28
flattening
f
ratio of the difference between the semi-major axis (a) and semi-minor axis (b) of an ellipsoid to the
semi-major axis: f = (a – b)/a
Note 1 to entry: Sometimes inverse flattening 1/f = a/(a − b) is given instead; 1/f is also known as reciprocal
flattening.
3.1.29
frame reference epoch
epoch of coordinates that define a dynamic reference frame
3.1.30
geocentric latitude
angle from the equatorial plane to the direction from the centre of an ellipsoid through a given point,
northwards treated as positive
3.1.31
geodetic coordinate reference system
three-dimensional coordinate reference system based on a geodetic reference frame and having either
a three-dimensional Cartesian or a spherical coordinate system
Note 1 to entry: In this document a coordinate reference system based on a geodetic reference frame and having
an ellipsoidal coordinate system is geographic.
3.1.32
geodetic latitude
ellipsoidal latitude
φ
angle from the equatorial plane to the perpendicular to the ellipsoid through a given point, northwards
treated as positive
3.1.33
geodetic longitude
ellipsoidal longitude
λ
angle from the prime meridian plane to the meridian plane of a given point, eastward treated as positive
3.1.34
geodetic reference frame
reference frame or datum describing the relationship of a two- or three-dimensional coordinate system
to the Earth
Note 1 to entry: In the data model described in this document, the UML class GeodeticReferenceFrame includes
both modern terrestrial reference frames and classical geodetic datums.
3.1.35
geographic coordinate reference system
coordinate reference system that has a geodetic reference frame and an ellipsoidal coordinate system
3.1.36
geoid
equipotential surface of the Earth’s gravity field which is perpendicular to the direction of gravity and
which best fits mean sea level either locally, regionally or globally
3.1.37
gravity-related height
H
height that is dependent on the Earth’s gravity field
Note 1 to entry: This refers to, amongst others, orthometric height and Normal height, which are both
approximations of the distance of a point above the mean sea level, but also may include Normal-orthometric
heights, dynamic heights or geopotential numbers.
Note 2 to entry: The distance from the reference surface may follow a curved line, not necessarily straight, as it is
influenced by the direction of gravity.
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3.1.38
height
distance of a point from a chosen reference surface positive upward along a line perpendicular to
that surface
Note 1 to entry: A height below the reference surface will have a negative value.
Note 2 to entry: Generalisation of ellipsoidal height (h) and gravity-related height (H).
3.1.39
linear coordinate system
one-dimensional coordinate system in which a linear feature forms the axis
EXAMPLE 1 Distances along a pipeline.
EXAMPLE 2 Depths down a deviated oil well bore.
3.1.40
map projection
coordinate conversion from an ellipsoidal coordinate system to a plane
3.1.41
mean sea level
MSL
average level of the surface of the sea over all stages of tide and seasonal variations
Note 1 to entry: Mean sea level in a local context normally means mean sea level for the region calculated from
observations at one or more points over a given period of time. To meet IHO standards that period should be one
full lunar cycle of 19 years. Mean sea level in a global context differs from a global geoid by not more than 2 m.
3.1.42
meridian
intersection of an ellipsoid by a plane containing the shortest axis of the ellipsoid
Note 1 to entry: This term is generally used to describe the pole-to-pole arc rather than the complete closed figure.
3.1.43
northing
N
distance in a coordinate system, northwards (positive) or southwards (negative) from an east-west
reference line
3.1.44
parameter reference epoch
epoch at which the parameter values of a time-dependent coordinate transformation are valid
Note 1 to entry: The transformation parameter values first need to be propagated to the epoch of the coordinates
before the coordinate transformation can be applied.
3.1.45
parametric coordinate reference system
coordinate reference system based on a parametric datum
3.1.46
parametric coordinate system
one-dimensional coordinate system where the axis units are parameter values which are not
inherently spatial
3.1.47
parametric datum
datum describing the relationship of a parametric coordinate system to an object
Note 1 to entry: The object is normally the Earth.
3.1.48
point motion operation
coordinate operation that changes coordinates within one coordinate reference system due to the
motion of the point
Note 1 to entry: The change of coordinates is from those at an initial epoch to those at another epoch.
Note 2 to entry: In this document the point motion is due to tectonic motion or crustal deformation.
3.1.49
polar coordinate system
two-dimensional coordinate system in Euclidean space in which position is specified by one distance
coordinate and one angular coordinate
Note 1 to entry: For the three-dimensional case, see spherical coordinate system.
3.1.50
prime meridian
meridian from which the longitudes of other meridians are quantified
3.1.51
projected coordinate reference system
coordinate reference system derived from a geographic coordinate reference system by applying a map
projection
Note 1 to entry: May be two- or three-dimensional, the dimension being equal to that of the geographic coordinate
reference system from which it is derived.
Note 2 to entry: In the three-dimensional case the horizontal coordinates (geodetic latitude and geodetic
longitude coordinates) are projected to northing and easting and the ellipsoidal height is unchanged.
3.1.52
reference frame
datum
parameter or set of parameters that realize the position of the origin, the scale, and the orientation of a
coordinate system
3.1.53
semi-major axis
a
semi-diameter of the longest axis of an ellipsoid
3.1.54
semi-minor axis
b
semi-diameter of the shortest axis of an ellipsoid
3.1.55
sequence
finite, ordered collection of related items (objects or values) that may be repeated
3.1.56
spatial reference
description of position in the real world
Note 1 to entry: This may take the form of a label, code or coordinate tuple.
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3.1.57
spatio-parametric coordinate reference system
compound coordinate reference system in which one constituent coordinate reference system is a
spatial coordinate reference system and one is a parametric coordinate reference system
Note 1 to entry: Normally the spatial component is “horizontal” and the parametric component is “vertical”.
3.1.58
spatio-parametric-temporal coordinate reference system
compound coordinate reference system comprised of spatial, parametric and temporal coordinate
reference systems
3.1.59
spatio-temporal coordinate reference system
compound coordinate reference system in which one constituent coordinate reference system is a
spatial coordinate reference system and one is a temporal coordinate reference system
3.1.60
spherical coordinate system
three-dimensional coordinate system in Euclidean space in which position is specified by one distance
coordinate and two angular coordinates
Note 1 to entry: Not to be confused with an ellipsoidal coordinate system based on an ellipsoid ‘degenerated’ into
a sphere.
3.1.61
static coordinate reference system
coordinate reference system that has a static reference frame
Note 1 to entry: Coordinates of points on or near the crust of the Earth that are referenced to a static coordinate
reference system do not change with time.
Note 2 to entry: Metadata for a dataset referenced to a static coordinate reference system does not require
coordinate epoch information.
3.1.62
static reference frame
static datum
reference frame in which the defining parameters exclude time evolution
3.1.63
temporal coordinate reference system
coordinate reference system based on a temporal datum
3.1.64
temporal coordinate system
one-dimensional coordinate system where the axis is time
3.1.65
temporal datum
datum describing the relationship of a temporal coordinate system to an object
Note 1 to entry: The object is normally time on the Earth.
3.1.66
terrestrial reference system
TRS
set of conventions defining the origin, scale, orientation and time evolution of a spatial reference system
co-rotating with the Earth in its diurnal motion in space
Note 1 to entry: The abstract concept of a TRS is realised through a terrestrial reference frame that usually consists
of a set of physical points with precisely determined coordinates and optionally their rates of change. In this
document terrestrial reference frame is included within the geodetic reference frame element of the data model.
3.1.67
transformation reference epoch
epoch at which the parameter values of a time-specific coordinate transformation are valid
Note 1 to entry: Coordinates first need to be propagated to this epoch before the coordinate transformation is
applied. This is in contrast to a parameter reference epoch where the transformation parameter values first need
to be propagated to the epoch of the coordinates before the coordinate transformation is applied.
3.1.68
tuple
ordered list of values
[SOURCE: ISO 19136:2007, 4.1.63]
3.1.69
unit
defined quantity in which dimensioned parameters are expressed
Note 1 to entry: In this document, the subtypes of units are length units, angular units, scale units, parametric
quantities and time quantities.
3.1.70
vertical coordinate reference system
one-dimensional coordinate reference system based on a vertical reference frame
3.1.71
vertical coordinate system
one-dimensional coordinate system used for gravity-related height or depth measurements
3.1.72
vertical reference frame
vertical datum
reference frame describing the relation of gravity-related heights or depths to the Earth
Note 1 to entry: In most cases, the vertical reference frame will be related to mean sea level. Vertical datums include
sounding datums (used for hydrographic purposes), in which case the heights may be negative heights or depths.
Note 2 to entry: Ellipsoidal heights are related to a three-dimensional ellipsoidal coordinate system referenced
to a geodetic reference frame.
3.1.73
vertical reference system
VRS
set of conventions defining the origin, scale, orientation and time evolution that describes the
relationship of gravity-related heights or depths to the Earth
Note 1 to entry: The abstract concept of a VRS is realised through a vertical reference frame.
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3.2 Symbols
a semi-major axis of ellipsoid
b semi-minor axis
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19111
Troisième édition
2019-01
Information géographique — Système
de références par coordonnées
Geographic information — Referencing by coordinates
Numéro de référence
©
ISO 2019
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Fax: [phone]
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes, définitions, symboles et abréviations . 2
3.1 Termes et définitions . 2
3.2 Symbole .11
3.3 Abréviations .12
4 Exigences de conformité.12
5 Conventions .14
5.1 Notation UML .14
5.2 Statut des attributs .14
6 Référencement par coordonnées — Aperçu du modèle de données .14
7 Module de coordonnées .16
7.1 Relation entre des coordonnées et un système de référence de coordonnées .16
7.2 Identification du système de référence de coordonnées .18
7.3 Exigences relatives aux métadonnées de coordonnées .18
7.3.1 Classe d'exigences: Métadonnées de coordonnées d'un CRS statique .18
7.3.2 Classe d'exigences: Métadonnées de coordonnées d'un CRS dynamique .18
7.4 Schéma UML pour le module de coordonnées .18
7.5 Schéma UML pour le changement de coordonnées .21
8 Module des Classes communes.23
8.1 Attributs généraux .23
8.1.1 Introduction .23
8.1.2 Nom et alias .23
8.1.3 Identificateur .23
8.1.4 Scope et DomainOfValidity .23
8.2 Schéma UML pour le module des Classes communes .24
9 Module des Systèmes de référence de coordonnées .28
9.1 Système de référence de coordonnées .28
9.1.1 Généralités .28
9.1.2 Principaux sous-types de systèmes de référence de coordonnées .28
9.2 Système de référence de coordonnées dérivé .29
9.2.1 Généralités .29
9.2.2 Système de référence de coordonnées projeté .29
9.3 Système de référence de coordonnées combiné .30
9.3.1 Généralités .30
9.3.2 Système de référence de coordonnées spatial combiné .30
9.3.3 Système de référence de coordonnées spatio-temporel combiné .30
9.3.4 Système de référence de coordonnées combiné spatio-paramétrique .30
9.3.5 Système de référence de coordonnées combiné spatio-paramétrique et
temporel .30
9.4 Schéma UML pour le module de Systèmes de référence de coordonnées .31
10 Module de Systèmes de coordonnées .41
10.1 Système de coordonnées — Généralités .41
10.2 Système de coordonnées paramétrique .41
10.3 Système de coordonnées temporelles .42
10.4 Axe du système de coordonnées .42
10.5 Schéma UML pour le module de Systèmes de coordonnées .43
11 Module de Référentiels (repères de référence) .56
11.1 Types de référentiels et de repères de référence .56
11.2 Repère de référence géodésique .56
11.2.1 Méridien origine .56
11.2.2 Ellipsoïde .57
11.3 Repère de référence dynamique .57
11.4 Ensemble de référentiels .57
11.5 Référentiel temporel .57
11.6 Schéma UML pour le module de Référentiels.57
12 Module des Opérations sur les coordonnées .67
12.1 Caractéristiques générales des opérations sur les coordonnées .67
12.2 Schéma UML pour le module des Opérations sur les coordonnées .68
Annexe A (normative) Séquence d'essais abstraits .82
Annexe B (informative) Référencement spatial par coordonnées — Concepts géodésiques .87
Annexe C (informative) Référencement spatial par coordonnées — Contexte de modélisation .92
Annexe D (informative) Référencement temporel par coordonnées — Contexte de
modélisation .107
Annexe E (informative) Exemples .112
Annexe F (informative) Meilleure pratique recommandée relative à l'interface avec
l'ISO 19111.153
Annexe G (informative) Rétrocompatibilité avec l'ISO 19111:2007 .154
Bibliographie .159
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant : https:// www .iso .org/ fr/ foreword -supplementary
-information .html.
Ce document a été préparé par le comité technique ISO/TC 211, Information géographique/Géomatique,
en étroite collaboration avec l'Open Geospatial Consortium (OGC).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 19111:2007), qui a fait l'objet
d'une révision technique. Le présent document comprend également les dispositions de la norme
ISO 19111-2:2009, qui est annulée.
Les modifications apportées à la présente édition par rapport à la précédente sont les suivantes:
— ajout de la terminologie géodésique moderne applicable;
— extension pour décrire les repères de référence géodésique dynamiques;
— extension pour décrire les systèmes de référence de coordonnées verticaux basés sur le géoïde;
— extension pour permettre l'utilisation d'un ellipsoïde triaxial pour les applications planétaires;
— extension pour décrire les systèmes de référence de coordonnées projetés tridimensionnels;
— ajout d'«ensembles de référentiels» pour permettre de regrouper les réalisations associées d'un
repère de référence lorsque les différences sont négligeables pour les applications de moindre
précision;
— clarification dans la modélisation des systèmes de référence de coordonnées dérivés;
— remodelage de la portée et de l'étendue des éléments de métadonnées;
— ajout d'exigences supplémentaires pour décrire les métadonnées de coordonnées et la relation entre
les coordonnées spatiales;
— modélisation supplémentaire des composantes du système de référence de coordonnées temporel
suffisantes pour un référencement par coordonnées spatio-temporelles;
— consolidation des dispositions de la norme ISO 19111-2:2009 (Système de références spatiales par
coordonnées — Partie 2: Supplément pour valeurs paramétriques) dans le présent document;
— changement de nom de «Système de références spatiales par coordonnées» en «Système de
références par coordonnées», en raison de l'inclusion des sous-types Paramétrique (de la norme
ISO 19111-2) et Temporel du système de référence de coordonnées non spatial;
— la correction des erreurs mineures.
De plus amples détails figurent à l'Annexe G.
Conformément aux Directives ISO/IEC, Partie 2, 2018, Règles de structure et de rédaction des normes
internationales, le signe décimal est une virgule sur la ligne. Cependant, la Conférence générale des poids
et mesures réunie en 2003, a adopté à l'unanimité la résolution suivante:
«Le séparateur décimal doit être soit un point ou soit une virgule sur la ligne.»
En pratique, le choix entre ces alternatives dépend de l'usage coutumier dans la langue concernée.
Dans les domaines techniques de la géodésie et de l'information géographique, il est d'usage d'utiliser
toujours le point décimal pour toutes les langues. Cette pratique est utilisée tout au long du présent
document.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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Introduction
L'information géographique est intrinsèquement quadridimensionnelle et comprend le temps. La
composante spatiale relie les caractéristiques représentées dans les données géographiques à des
positions dans le monde réel. Les références spatiales peuvent être classées dans deux catégories:
— les références utilisant des coordonnées;
— les références fondées sur des identificateurs géographiques.
[[5]]
Le référencement spatial par identificateurs géographiques est défini dans l'ISO 19112. Le présent
document décrit les éléments de données, les relations et les métadonnées associées nécessaires pour
le référencement spatial par coordonnées, en développant un contexte strictement spatial pour y
inclure le temps. L'élément temporel est limité aux systèmes de coordonnées temporelles ayant un axe
continu. L'élément temporel exclut les calendriers et les systèmes de référence ordinaux en raison de
leurs complexités de définition et de transformation. Le contexte est présenté à la Figure 1.
Figure 1 — Contexte du référencement par coordonnées
Certaines communautés scientifiques utilisent des systèmes tridimensionnels dans lesquels la position
horizontale est associée à un paramètre non spatial. Dans ces communautés, ce paramètre est considéré
comme un troisième axe vertical. Le paramètre, bien que variant de façon monotone avec la hauteur ou
la profondeur, ne varie pas nécessairement d'une manière simple. En effet, la conversion du paramètre
en hauteur ou en profondeur n'est pas sans importance. Les paramètres en question sont normalement
des mesures absolues et le référentiel est choisi à partir d'une mesure physique directe du paramètre.
Ces paramètres non spatiaux et ces concepts de modélisation du système de référence de coordonnées
paramétrique ont déjà été décrits dans l'ISO 19111-2:2009, mais ont été intégrés à la présente révision
parce que les concepts de modélisation sont identiques aux autres types de systèmes de référence de
coordonnées inclus dans le présent document.
Le présent document décrit les éléments nécessaires à la définition complète des différents types de
systèmes de référence de coordonnées applicables à l'information géographique. Le sous-ensemble
d'éléments requis dépend en partie du type de coordonnées. Le présent document comprend également
des champs facultatifs pour permettre d'inclure des métadonnées sur les systèmes de référence de
coordonnées. Les éléments doivent être lisibles à la fois par les machines et par l'homme.
En plus de décrire un système de référence de coordonnées, le présent document fournit la description
d'une opération sur les coordonnées entre deux systèmes de référence de coordonnées différents ou
d'une opération sur les coordonnées permettant de prendre en compte le mouvement de la croûte
terrestre dans le temps. À l'aide de ces informations, les données spatiales, associées à des systèmes
de référence de coordonnées différents, peuvent être liées à un système de référence de coordonnées
spécifié à une heure spécifiée. Cela facilite l'intégration de données spatiales. Alternativement, une
piste d'audit des manipulations de coordonnées peut être conservée.
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NORME INTERNATIONALE ISO 19111:2019(F)
Information géographique — Système de références par
coordonnées
1 Domaine d'application
Le présent document définit le schéma conceptuel pour la description du référencement par
coordonnées. Il décrit les données minimales requises pour définir des systèmes de référence de
coordonnées. Le présent document prend en charge la définition des éléments suivants:
— les systèmes de référence de coordonnées spatiaux dans lesquels les valeurs des coordonnées ne
changent pas avec le temps. Le système peut:
— être géodésique et s'appliquer à l'échelle nationale ou régionale; ou
— s'appliquer localement, comme dans le cas d'un bâtiment ou d'un chantier de construction; ou
— s'appliquer localement à une image ou un capteur d'image;
— être associé à une plate-forme mobile telle qu'une voiture, un navire, un aéronef ou un engin
spatial. Un tel système de référence de coordonnées peut être relié à un deuxième système de
référence de coordonnées qui est associé à la Terre par une transformation qui comprend un
élément temporel;
— les systèmes de référence de coordonnées spatiaux dans lesquels les valeurs de coordonnées de
points situés sur ou près de la surface de la terre, changent avec le temps en raison du mouvement
tectonique des plaques ou d'autres déformations de la croûte terrestre. Ces systèmes dynamiques
comprennent l'évolution temporelle, mais ils restent de nature spatiale;
— les systèmes de référence de coordonnées paramétriques qui utilisent un paramètre non spatial
variant de façon monotone avec la hauteur ou la profondeur;
— les systèmes de référence de coordonnées temporels qui utilisent dateTime, le comptage temporel
ou des mesures de grandeur temporelles dont les valeurs varient de façon monotone avec le temps;
— les systèmes de référence de coordonnées mixtes spatiaux, paramétriques ou temporels.
La définition d'un système de référence de coordonnées ne change pas avec le temps, même si dans
certains cas, certains paramètres de définition peuvent inclure une vitesse de changement du
paramètre. Les valeurs de coordonnées dans un système de référence de coordonnées dynamique et
temporel peuvent changer avec le temps.
Le présent document décrit également le schéma conceptuel permettant de définir les informations
requises pour décrire les opérations qui modifient les valeurs de coordonnées.
Outre les données minimales requises pour la définition du système de référence de coordonnées ou de
l'opération sur les coordonnées, le schéma conceptuel permet de fournir des informations descriptives
supplémentaires (métadonnées du système de référence de coordonnées)
Le présent document est applicable aux producteurs et aux utilisateurs d'informations géographiques.
Bien qu'il soit applicable aux données géographiques numériques, il est possible d'élargir ses principes à
de nombreux autres types de données géographiques tels que les cartes, les tableaux et les textes.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dan le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 8601, Éléments de données et formats d’échange — Échange d’information — Représentation de la
date et de l’heure
ISO 19103, Information géographique — Langage de schéma conceptuel
ISO 19115-1:2014, Information géographique — Métadonnées — Partie 1: Principes de base
3 Termes, définitions, symboles et abréviations
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
3.1.1
système de coordonnées affine
système de coordonnées dans l'espace Euclidien avec des axes rectilignes qui ne sont pas nécessairement
perpendiculaires les uns par rapport aux autres
3.1.2
système de coordonnées cartésien
système de coordonnées dans l'espace Euclidien qui donne la position des points par rapport à n axes
rectilignes mutuellement perpendiculaires ayant tous la même unité de mesure
Note 1 à l'article: n correspond à 2 ou 3 dans le cadre du présent document.
Note 2 à l'article: Un système de coordonnées cartésien est un cas particulier d'un système de coordonnées affine.
3.1.3
système de référence de coordonnées combiné
système de référence de coordonnées utilisant au moins deux systèmes de référence de coordonnées
indépendants
Note 1 à l'article: Les systèmes de référence de coordonnées sont indépendants les uns des autres si les valeurs
des coordonnées d'un système ne peuvent pas être converties ou transformées en valeurs de coordonnées d'un
autre système.
3.1.4
opération concaténée
opération sur les coordonnées consistant en l'application séquentielle de plusieurs opérations sur les
coordonnées
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3.1.5
coordonnée
l'une des séquences de nombres désignant la position d'un point
Note 1 à l'article: Dans un système de référence de coordonnées spatial, les coordonnées sont établies par unités.
3.1.6
conversion de coordonnées
opération sur les coordonnées qui transforme les coordonnées dans un système de référence de
coordonnées source en coordonnées dans un système de référence de coordonnées cible, où les deux
systèmes de référence de coordonnées sont fondés sur le même référentiel
Note 1 à l'article: La conversion de coordonnées utilise des paramètres avec des valeurs spécifiées.
EXEMPLE 1 Projection de coordonnées ellipsoïdales en coordonnées cartésiennes à l'aide d'une projection
cartographique.
EXEMPLE 2 Changement d'unités, tel que conversion de radians en degrés ou de pieds en mètres.
3.1.7
époque des coordonnées
époque à laquelle les coordonnées dans un système de référence de coordonnées dynamique sont
référencées
3.1.8
opération sur les coordonnées
processus utilisant un modèle mathématique, basé sur une relation directe, qui transforme les
coordonnées dans un système de référence de coordonnées source en coordonnées dans un système
de référence de coordonnées cible, ou qui modifie les coordonnées correspondant à une époque source
en coordonnées correspondant à une époque cible dans le même système de référence de coordonnées
3.1.9
système de référence de coordonnées
système de coordonnées associé à un objet par un référentiel
Note 1 à l'article: Les référentiels géodésiques et verticaux sont appelés «repères de référence».
Note 2 à l'article: Pour les repères de référence géodésiques et verticaux, l'objet est la Terre. Dans les applications
planétaires, les repères de référence géodésiques et verticaux peuvent être appliqués à d'autres corps célestes.
3.1.10
ensemble de coordonnées
collection d'uplets de coordonnées associés au même système de référence de coordonnées et, si ce
système de référence de coordonnées est dynamique, également à la même époque
3.1.11
système de coordonnées
ensemble de règles mathématiques déterminant la façon dont les coordonnées sont affectées à des points
3.1.12
transformation de coordonnées
opération sur les coordonnées qui transforme les coordonnées dans un système de référence de
coordonnées source en coordonnées dans un système de référence de coordonnées cible, où les
systèmes de référence de coordonnées source et cible sont fondés sur des référentiels différents
Note 1 à l'article: La transformation de coordonnées utilise des paramètres dérivés de manière empirique. Toute
erreur dans ces coordonnées sera incorporée dans la transformation de coordonnées et, lorsque la transformation
de coordonnées sera appliquée, les erreurs incorporées seront transmises aux coordonnées de sortie.
Note 2 à l'article: Une transformation de coordonnées est parfois appelée familièrement «transformation de
repère». C'est une erreur. Une transformation de coordonnées modifie les valeurs des coordonnées. Elle ne
modifie pas la définition du repère de référence. Dans le présent document, les coordonnées sont associées à un
système de référence de coordonnées. Une transformation de coordonnées intervient entre deux systèmes de
référence de coordonnées, et non entre deux repères de référence.
3.1.13
uplet de coordonnées
uplet composé de coordonnées
Note 1 à l'article: Le nombre de coordonnées dans l'uplet de coordonnées est égal à la dimension du système de
coordonnées; l'ordre des coordonnées dans l'uplet de coordonnées est identique à celui des axes du système de
coordonnées.
3.1.14
système de coordonnées cylindrique
système de coordonnées tridimensionnel dans l'espace euclidien dans lequel la position est spécifiée
par deux coordonnées linéaires et une coordonnée angulaire
3.1.15
référentiel
repère de référence
paramètre ou ensemble de paramètres qui concrétise la position de l'origine, l'échelle et l'orientation
d'un système de coordonnées
3.1.16
ensemble de référentiels
groupe de réalisations multiples d'un même système de référence terrestre ou vertical qui, pour le
référencement spatial approximatif, ne sont pas significativement différentes
Note 1 à l'article: Les ensembles de données associés aux différentes réalisations au sein d'un ensemble de
référentiels peuvent être fusionnés sans transformation de coordonnées.
Note 2 à l'article: Le terme «approximatif» est à définir par les utilisateurs et est généralement de l'ordre de
moins de 1 décimètre, mais il peut atteindre 2 mètres.
EXEMPLE «WGS 84» en tant que groupe indifférencié de réalisations comprenant WGS 84 (TRANSIT),
WGS 84 (G730), WGS 84 (G873), WGS 84 (G1150), WGS 84 (G1674) et WGS 84 (G1762). À la surface de la Terre,
ces données ont changé en moyenne de 0.7 m entre les réalisations TRANSIT et G730, de 0.2 m supplémentaires
entre G730 et G873, de 0.06 m entre G873 et G1150, de 0.2 m entre G1150 et G1674 et de 0.02 m entre G1674
et G1762.
3.1.17
profondeur
distance d'un point à partir d'une surface de référence verticale spécifiée qui est mesurée vers le bas le
long d'une ligne perpendiculaire à cette surface
Note 1 à l'article: La direction de la ligne peut être rectiligne ou dépendre du champ de gravité de la Terre ou
d'autres phénomènes physiques.
Note 2 à l'article: Une profondeur au-dessus de la surface de référence verticale aura une valeur négative.
3.1.18
système de référence de coordonnées dérivé
système de référence de coordonnées défini par l'application d'une conversion de coordonnées spécifiée
en coordonnées dans un système de référence de coordonnées précédemment établi
Note 1 à l'article: Le système de référence de coordonnées précédemment établi est appelé système de référence
de coordonnées de base.
Note 2 à l'article: Un système de référence de coordonnées dérivé hérite de son référentiel ou de son repère de
référence à partir de son système de référence de coordonnées de base.
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Note 3 à l'article: La conversion de coordonnées entre le système de référence de coordonnées de base et
le système de référence de coordonnées dérivé est effectuée à l'aide des paramètres et de la ou des formules
spécifiés dans la définition de la conversion de coordonnées.
3.1.19
système de référence de coordonnées dynamique
système de référence de coordonnées ayant un repère de référence dynamique
Note 1 à l'article: Les coordonnées des points sur ou près de la croûte terrestre qui se réfèrent à un système de
référence de coordonnées dynamique peuvent changer avec le temps, habituellement en raison de déformations
de la croûte terrestre comme le mouvement tectonique et le rebond isostatique post-glaciaire.
Note 2 à l'article: Il convient que les métadonnées d'un ensemble de données associé à un système de référence de
coordonnées dynamique incluent des informations sur l'époque des coordonnées.
3.1.20
repère de référence dynamique
référentiel dynamique
repère de référence dans lequel les paramètres de définition incluent l'évolution temporelle
Note 1 à l'article: Les paramètres de définition qui ont une évolution temporelle sont généralement un ensemble
de coordonnées.
3.1.21
abscisse
E
distance dans un système de coordonnées, orienté à l'est (positif) ou à l'ouest (négatif) à partir d'une
ligne de référence nord-sud
3.1.22
ellipsoïde
ellipsoïde de référence
surface de référence géométrique contenue dans un espace euclidien tridimensionnel
formée par une ellipse qui tourne autour d'un axe principal
Note 1 à l'article: Pour la Terre, l'ellipsoïde est bi-axial avec rotation autour de l'axe polaire. Il en résulte un
ellipsoïde aplati dont le point médian des foyers est situé au centre nominal de la Terre.
3.1.23
système de coordonnées ellipsoïdal
système de coordonnées géodésique
système de coordonnées dans lequel la position est spécifiée par la latitude géodésique, la longitude
géodésique et (dans le cas tridimensionnel) la hauteur ellipsoïdale
3.1.24
hauteur ellipsoïdale
hauteur géodésique
h
distance d'un point par rapport à l'ellipsoïde de référence mesurée le long de la ligne perpendiculaire
de l'ellipsoïde de référence jusqu'à ce point, positive si vers le haut ou à l'extérieur de l'ellipsoïde de
référence
Note 1 à l'article: Utilisée uniquement dans le cadre d'un système de coordonnées ellipsoïdal tridimensionnel
ou dans le cadre d'un système de coordonnées cartésien tridimensionnel dans un système de référence de
coordonnées projeté tridimensionnel, mais jamais seule.
3.1.25
système de référence de coordonnées d'ingénierie
système de référence de coordonnées basé sur un référentiel d'ingénierie
EXEMPLE 1 Système d'identification des positions relatives situées à quelques kilomètres du point de
référence, comme un bâtiment ou un chantier de construction.
EXEMPLE 2 Système de référence de coordonnées local pour un objet en mouvement tel qu'un navire ou un
engin spatial en orbite.
EXEMPLE 3 Système de référence de coordonnées interne pour une image. Ce système a des axes continus. Il
peut être à la base d'une grille.
3.1.26
référentiel d'ingénierie
référentiel local
référentiel décrivant la relation d'un système de coordonnées avec une référence locale
Note 1 à l'article: Le référentiel d'ingénierie exclut les repères de référence géodésiques et verticaux.
3.1.27
époque
instant dans le temps
Note 1 à l'article: Dans le présent document, une époque est exprimée dans le calendrier grégorien comme une
année décimale.
EXEMPLE 2017-03-25 dans le calendrier grégorien correspond à l'époque 2017.23.
3.1.28
aplatissement
f
rapport de la différence entre le demi-grand axe (a) et le demi-petit axe (b) d'un ellipsoïde au demi-
grand axe: f = (a – b)/a
Note 1 à l'article: Parfois, l'aplatissement inverse 1/f = a/(a − b) est donné à la place; 1/f est aussi connu comme
l'aplatissement réciproque.
3.1.29
époque du repère de référence
époque des coordonnées définissant un repère de référence dynamique
3.1.30
latitude géocentrique
angle que fait une droite menée du centre d'un ellipsoïde à un point donné avec le plan équatorial,
compté positivement vers le nord
3.1.31
système de référence de coordonnées géodésique
système de référence de coordonnées tridimensionnel basé sur un repère de référence géodésique et
utilisant un système de coordonnées cartésien tridimensionnel ou sphérique
Note 1 à l'article: Dans le présent document, un système de référence de coordonnées basé sur un repère de
référence géodésique et utilisant un système de coordonnées ellipsoïdal est géographique.
3.1.32
latitude géodésique
latitude ellipsoïdale
φ
angle du plan équatorial avec la perpendiculaire à l'ellipsoïde à un point donné, compté positivement
vers le nord
3.1.33
longitude géodésique
longitude ellipsoïdale
λ
angle du méridien d'un point spécifié avec le méridien origine, les valeurs à l'est de ce dernier étant
positives
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3.1.34
repère de référence géodésique
repère de référence ou référentiel décrivant la relation entre un système de coordonnées bidimensionnel
ou tridimensionnel et la Terre
Note 1 à l'article: Dans le modèle de données décrit dans le présent document, la classe UML
GeodeticReferenceFrame comprend à la fois des repères de référence terrestres modernes et des référentiels
géodésiques classiques.
3.1.35
système de référence de coordonnées géographique
système de référence de coordonnées basé sur un repère de référence géodésique et un système de
coordonnées ellipsoïdal
3.1.36
géoïde
surface équipotentielle du champ de gravité terrestre qui est en tous points perpendiculaire à la
direction de la gravité et qui correspond au mieux au niveau moyen de la mer localement, régionalement
ou globalement
3.1.37
altitude associée à la gravité
H
hauteur dépendante du champ de gravité terrestre
Note 1 à l'article: Il s'agit, entre autres, de l'altitude orthométrique et de l'altitude normale, qui sont toutes deux
des approximations de la distance d'un point au-dessus du niveau moyen de la mer; mais ce terme peut également
inclure les altitudes ortho-normales, les altitudes dynamiques ou les nombres géopotentiels.
Note 2 à l'article: La distance par rapport à la surface de référence peut suivre une ligne courbe, pas
nécessairement rectiligne, car elle est influencée par la direction de la gravité.
3.1.38
hauteur
distance d'un point à partir d'une surface de référence spécifiée, qui est mesurée positivement vers le
haut, le long d'une ligne perpendiculaire à cette surface
Note 1 à l'article: Une hauteur sous la surface de référence aura une valeur négative.
Note 2 à l'article: Généralisation du concept de hauteur ellipsoïdale (h) et d'altitude associée à la gravité (H).
3.1.39
système de coordonnées linéaire
système de coordonnées unidimensionnel dans lequel une entité linéaire correspond à l'axe
EXEMPLE 1 Distances le long d'un pipeline.
EXEMPLE 2 Profondeurs d'un puits de forage pétrolier dévié.
3.1.40
projection cartographique
conversion de coordonnées d'un système de coordonnées ellipsoïdal en un plan
3.1.41
niveau moyen de la mer
MSL
niveau moyen de la surface de la mer au cours de toutes les étapes de variation de marée et
de saison
Note 1 à l'article: Le niveau moyen de la mer dans un contexte local fait normalement référence au niveau de la
mer d'une région calculé à partir des observations en un ou plusieurs points au cours d'une période spécifiée.
Pour satisfaire aux normes de l'OHI, il convient que cette période soit un cycle lunaire complet de 19 ans. Le
niveau moyen de la mer dans un contexte global ne diffère pas de plus de 2 m d'un géoïde global.
3.1.42
méridien
intersection entre un ellipsoïde et un plan contenant l'axe le plus court de l'ellipsoïde
Note 1 à l'article: Ce terme est généralement utilisé pour décrire l'arc entre pôles plutôt que la figure fermée dans
son ensemble.
3.1.43
ordonnée
N
distance dans un système de coordonnées, vers le nord (positif) ou vers le sud (négatif), par rapport à
une ligne de référence est-ouest
3.1.44
époque de référence des paramètres
époque à laquelle les valeurs des paramètres d'une transformation de coordonnées dépendantes du
temps sont valides
Note 1 à l'article: Les valeurs des paramètres de transformation doivent d'abord être propagées à l'époque des
coordonnées avant que la transformation de coordonnées puisse être appliquée.
3.1.45
système de référence de coordonnées paramétrique
système de référence de coordonnées basé sur un référentiel paramétrique
3.1.46
système de coordonnées paramétrique
système de coordonnées unidimensionnel dans lequel les unités d'axes sont des valeurs de paramètres
qui ne sont pas intrinsèquement spatiales
3.1.47
référentiel paramétrique
référentiel décrivant la relation d'un système de coordonnées paramétrique avec un objet
Note 1 à l'article: L'objet est normalement la Terre.
3.1.48
opération liée au mouvement du point
opération sur les coordonnées qui modifie les coordonnées dans un système de référence de
coordonnées en raison du mouvement du point
Note 1 à l'article: Le changement de coordonnées s'effectue des coordonnées d'une époque initiale à celles d'une
autre époque.
Note 2 à l'article: Dans le présent document, le mouvement du point est dû à un mouvement tectonique ou à une
déformation de la croûte terrestre.
3.1.49
système de coordonnées polaire
système de coordonnées bidimensionnel dans l'espace euclidien dans lequel la position est spécifiée par
une coordonnée de distance et une coordonnée angulaire
Note 1 à l'article: Pour le cas tridimensionnel, voir le système de coordonnées sphérique.
3.1.50
méridien origine
méridien à partir duquel la longitude des autres méridiens est déterminée
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3.1.51
système de référence de coordonnées projeté
système de référence de coordonnées dérivé d'un système de référence de coordonnées géographique
au moyen d'une projection cartographique
Note 1 à l'article: Peut être bidimensionnel ou tridimensionnel, la dimension correspond à celle du système de
référence de coordonnées géographique dont il est dérivé.
Note 2 à l'article: Dans le cas tridimensionnel, les coordonnées horizontales (coordonnées de latitude et de
longitude géodésiques) sont projetées vers le nord (ordonnée) et l'est (abscisse) et la hauteur ellipsoïdale est
inchangée.
3.1.52
repère de référence
référentiel
paramètre ou ensemble de paramètres qui concrétise la position de l'origine, l'échelle et l'orientation
d'un système de coordonnées
3.1.53
demi-grand axe
a
moitié du diamètre de l'axe le plus long d'un ellipsoïde
3.1.54
demi-petit axe
b
moitié du diamètre de l'axe le plus court d'un ellipsoïde
3.1.55
séquence
collection limitée et ordonnée d'éléments associés (objets ou valeurs) qui peut être répétée
3.1.56
référence spatiale
description d'une position dans le monde réel
Note 1 à l'article: Il peut s'agir d'une marq
...