GIS中坐标系分为地理坐标系和投影坐标系两种：
一．地理坐标系
1．空间直角坐标系
空间直角坐标系的坐标原点位于参考椭球的中心，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上切按右手系于X轴90度夹角，某点中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。
2．大地坐标系：
大地坐标系是采用大地纬度、经度和大地高程来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角；经度是空间的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角；大地高师空间的点沿着参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。
空间直角坐标系和大地坐标系都属于地理坐标系，只是两种不同的表示方法，两者之间有明确的数学计算公式，不存在转换间的任何误差。
二．投影坐标系
1.投影坐标系一定对应这某个地理坐标系，以为投影坐标系就是把指定的地理坐标系通过某种投影方法计算得到的。故一个地理坐标系可能对应着很多个投影坐标系。
地图投影是利用一定数学方法则把地球表面的经、纬线转换到平面上的理论和方法。由于地球是一个赤道略宽两极略扁的不规则的梨形球体，故其表面是一个不可展平的曲面，所以运用任何数学方法进行这种转换都会产生误差和变形，为按照不同的需求缩小误差，就产生了各种投影方法。
按照投影的变形性质来划分：
（1）等角投影：在投影面上两个方向的夹角和在实地上两个方向的夹角相等。
（2）等积投影：地球上区域面积和地图上区域面积的比例固定。
（3）任意投影：既不是等角投影也不是等积投影。
常用的地图投影：
（1）高斯-克吕格投影，属于等角横切圆柱投影，设想用一个圆柱横切于球面上投影带的中央经线，按照投影中央经线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，将中央经线两侧一定经差范围内的球面正形投影与球面上，然后圆柱面沿南北极的母线剪开展平，即可获得高斯投影平面。高斯投影除了中央经线和赤道之外，其他经线均为对称与中央经线的曲线，高斯投影没有角度变形，面积和长度变形都很小，中央经线无变形，变形逐渐增加。通常该投影按照6度或者3度进行分带，分为6度带或者3度带。6度带0度自子午线起经差为6度自西向东进行划分将地球划分为60个带。3度带是在6度带的基础上划分的，他的中央经线与6度分带的中央子午线和分带线重合，即自1.5度带起，每3度为一带，编号从1到120度带。
（2）墨卡托投影，属于等角正切圆柱投影，假设一个空心圆柱横切与球面上标准纬线，假想地球中心有一盏灯，把地球表面形状投影与圆柱面上，把圆柱面展开就形成了一副墨卡托投影地图。墨卡托投影角度没有变形，经纬度都是直线垂直相交，纬线间隔从标准纬线开始向两级扩大。墨卡托投影地图长度和面积变形明显，但标准纬线无变形。墨卡托地图常用作航空图和航海图。“国家海底地形图编绘规范”比例尺小于1：25万的地图都要采用基准纬线为30度的墨卡托投影。