GIS的坐标系统呢大致有三种：Plannar Coordinate System（平面坐标系统，或者Custom用户自定义坐标系统）、Geographic Coordinate System(地理坐标系统）、Projection Coordinate System(投影坐标系统)。平面坐标系统常常在小范围内不需要投影或坐标变换的情况下使用，在Arcgis中，默认打开数据不知道坐标系统信息的情况下都当作Custom CS处理，也就是平面坐标系统。
1、椭球面(Ellipsoid):地图坐标系由大地基准面和地图投影确定，大地基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或 地区均有各自的大地基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫 斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的IAG 75地球椭球体建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系， 目前GPS定位所得出的结果都属于WGS84坐标系统，WGS84基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心的坐标系。因此 相对同一地理位置，不同的大地基准面，它们的经纬度坐标是有差异的。
2、大地基准面(Datum) :椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏 联的Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky椭球体，但它们的大地基准面显然是不同的。在目前的GIS商用软件中，大地基准 面都通过当地基准面向WGS84的转换7参数来定义，即三个平移参数ΔX、ΔY、ΔZ表示两坐标原点的平移值；三个旋转参数εx、εy、εz表示当地坐标 系旋转至与地心坐标系平行时，分别绕Xt、Yt、Zt的旋转角；最后是比例校正因子，用于调整椭球大小。北京54、西安80相对WGS84的转换参数至今 没有公开，实际工作中可利用工作区内已知的北京54或西安80坐标控制点进行与WGS84坐标值的转换，在只有一个已知控制点的情况下(往往如此)，用已 知点的北京54与WGS84坐标之差作为平移参数，当工作区范围不大时，精度也足够了。
GIS中地图投影的定义：是为解决由不可展的椭球面描绘到平面上的矛盾，用几何透视方法或数学分析的方法，将地球上的点和线投影到可展的曲面(平面、园柱面或圆锥面)上，将此可展曲面展成平面，建立该平面上的点、线和地球椭球面上的点、线的对应关系。
（3）大地参照系
地球椭球体仅仅是描述了地球的大小及形状，为了更准确地描述地球上的地物的具体位置，需要引入大地参照系。大地参照系确定了地球椭球体相对于地球球心的位置，为地表地物的测量提供了一个参照框架，确定了地表经纬网线的原点和方向。大地参照系把地球椭球体的球心当作原点。一个地区的大地参照系的地球椭球体或多或少地偏移了真正的地心，尽可能好的描述表现该地区的地表状况，地表上的地物坐标都是相对于该椭球体的球心的。目前被广泛采用的大地参照系是WGS84，它被当着大地测量的基本框架。不同的大地参照系适用于不同的国家和地区，一个大地参照系并不适合于所有的地区，正如AD27 适用于北美大地， ED50 适用于欧洲大陆。WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。
投影坐标系＝地理坐标系＋投影过程。