以天頂(頭頂正上方)和地平圈為基本點圈建立的坐標系叫地平坐標系，兩個坐標分量是地平高度和方位(見圖1)。
地平高度是指天體沿著垂直於地平經圈的大圓到地平的角距離，地平為計算起點。中國古代有很長一段時間用丈、尺、寸等長度單位來表示天體的高度，一寸大致相當於一度。直到宋代以後，才改用「度」單位。
方位就是方向，可在地平經圈上標誌。在方位概念產生的最初階段，只有東、南、西、北四個方向，分別用卯、午、酉、子表示。到漢代時，增加到12個方向，各以十二支命名。後來，出於提高測量精度的需要，又用四維、八干、十二支來表示24個方向，其中四維是艮〔gen亘〕、巽〔xun迅〕、坤、乾，分別表示東北、東南、西南、西北。八干是甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸。十二支是子、丑、寅、卯、辰、巳〔si四〕、午、未、申、酉、戌、亥(見圖2)。顯而易見，方位只是一個區域概念，以「子」為例，在正北左右各7.5°的範圍內都稱為子方位。《周髀〔bi閉〕算經》可作為例外，因為書中使用了與現代地平經度相仿的量度方法。除此以外，中國地平坐標系統的方位分量也不存在量度的起始點問題。