im Schwerefeld der Erde definierter Satz von drei Koordinaten. Er setzt sich aus den astronomischen Koordinaten (φ,λ) und dem Wert des Schwerepotentials W in einem Punkt P zusammen. Die astronomische Breite φ wird vom Äquator aus nach Norden positiv und nach Süden negativ gezählt. Die astronomische Länge λ ist der Winkel zwischen den Meridianebenen von Greenwich und des Punktes P und wird nach Osten positiv gezählt. Der Einheitsvektor der Zenitrichtung im Punkt P lautet in astronomischen Koordinaten:
Der in Richtung des Nadirs weisende Schwerevektor (Lotrichtung) kann mit dem Zenitrichtungseinheitsvektor
dargestellt werden:
Bei bekanntem Schwerefeld der Erde ist mit den natürlichen Koordinaten die Lage eines Punktes P bezüglich des globalen geozentrischen Koordinatensystems bekannt: P liegt im Schnittpunkt der gekrümmten Koordinatenflächen:
φP =const, λP=const, WP=const.
Mit dem Gradienten des Schwerepotentials
= ∇W kann ein Zusammenhang zwischen den natürlichen Koordinaten (φ,λ,W) und den rechtwinklig kartesischen Koordinaten (
) hergestellt werden: