空间坐标系是指测量与标定空间点位的一种参照系。确定地球表面点位的空间坐标系有两种类型：一种是固定在空间上的天球坐标系；另一种是固定在地球上的地球坐标系。
1.地理坐标系
1.1 地理坐标系的概念
由经纬度构成的球面坐标系统，有天文地理坐标和大地地理坐标之分。
★ 天文地理坐标：天文经度是首子午面与过观测点的子午面所夹的二面角；天文纬度是过观测点的铅垂线与赤道面之间的夹角。
★ 大地地理坐标系：大地经度是过参考椭球体面上某一点的大地子午面与首子午面之间的二面角；大地纬度是过参考椭球体面上某一点的法线与赤道面的夹角。大地地理坐标系在大地测量中得到广泛采用。
1.2 我国的大地坐标系
（1）1954年北京坐标系
建国初期，我国采用克拉索夫斯基椭球体为参考椭球体，与前苏联1942年建立的、以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系相联系建立的大地坐标系统。
（2）1980年国家大地基准
采用1975年国际大地测量与地球物理联合会第16届大会推荐的椭球体为参考椭球体，大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市北偏西方向约60km处，故也称1980年西安坐标系，大地原点称西安大地原点。
2.参心坐标系与地心坐标系
2.1 参心坐标系
以参考椭球体面为基本参考面，以大地测量起算点/大地原点为基本参考点，以参考椭球体中心为基本参考中心的大地坐标系。
2.2 地心坐标系
以一个中心与地球质心重合、参考椭球体面与全球大地水准面最佳密切的地球椭球所建立的大地坐标系，或以地球质心为原点建立的空间直角坐标系。
2.3 世界地心坐标系——WGS-84坐标系
以地球质心为原点，Z、X轴分别指向国际时间局(BIH)1984.0定义的协议地极(CTP)、协议子午面与CTP的交点，Y轴与Z、X轴垂直构成右手法则，是一种国际上统一采用的世界地心坐标系（图2-8）。
图2-8 世界地心坐标系——WGS-84坐标系
3.投影平面坐标系
3.1 平面直角坐标系
纵轴为X轴，向上（北）为正，横轴为Y轴，向右（东）为正，两轴相互垂直构成的平面坐标系（图2-9）。适用于范围较小区域的测量或制图。
图2-9 平面坐标系
3.2 平面极坐标系
以向径ρ和极角θ构成的点位二维平面坐标系（图2-10）。
4.高程参照系与高程基准
4.1 基本概念
图2-10 平面极坐标系
（1）高程
地面点到某一具有特定性质的参考基准面的垂直距离（图2-11）。
图2-11 高程的概念
（2）绝对高程
地面点到大地水准面的垂直距离，也称海拔。
（3）相对高程：地面点到任意水准面的垂直距离。
4.2 我国的高程参照系与高程基准
（1）1956年黄海高程系
采用青岛验潮站1950~1956年的观测记录计算确定黄海平均海水面为高程基准面建立的高程系统。
（2）1985年国家高程基准
根据青岛验潮站1950~1985年的观测记录对黄海平均海水面进行修正后的高程系统。
1956年黄海高程系与1985年国家高程基准的比较见图2-12。
5.地理格网参照系
5.1 地理格网系统
（1）地理格网的概念
按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的格网。
图2-12 1956年黄海高程系与1985年国家高程基准的比较
（2）地理格网的划分体系
①地理坐标格网体系
有两种格网体系：10°×10°地理格网系统，主要用于表示海洋、气象、地球物理等数据；4°×6°地理格网系统，主要用于表示全国或省(区)内的各种地理数据。
②直角坐标格网体系
将地球表面按数学法则投影到平面上，再按一定的纵横坐标间距和统一的坐标原点对其划分构成的多级地理格网系统。