地面点的空间位置是相对一定的坐标系统而言的。测量中常用的坐标系有天文坐标系、大地坐标系、高斯平面直角坐标系和独立平面直角坐标系等。
- 天文坐标系
天文坐标又称天文地理坐标，用天文精度λ和天文纬度φ表示地面点的位置。它是以铅垂线为基准线，以大地水准面为基准面。过地面点与地轴的平面称为子午面，该子午面与格林尼治子午面（首子午面）间的面角为精度λ。过P点的铅垂线与赤道平面的交角为纬度φ。由于地球离心力的作用，过P点的铅垂线不一定经过地球中心。地面点的天文坐标是由天文测量获得的。由于天文测量定位精度不高，并且天文坐标之间在以大地水准面为基准面上推算困难，它在精确定位中较少使用，常用于导弹发射、天文大地网或独立工程控制网起始点定向。
- 大地坐标系
大地坐标系是以大地精度L、大地纬度B、大地高度H表示地面点的空间位置。大地坐标系以法线为基准线，以椭球面为基准面。地面点P沿着法线投影到椭球面上为P´。过P´点的子午面和首子午面的两面角为P点大地精度L。过P点的法线与赤道面的交角为该点的大地纬度B，P点沿法线到椭球面的距离H大称为大地高。
大地经纬度是根据大地原点在该点将天文经纬度作为大地经纬度的大地坐标，按大地测量所得的数据推算而得的。由于天文坐标系与大地坐标系选用的基准线、基准面有所不同，所以同一点的天文坐标与大地坐标不同。同一点的法线和铅垂线的偏差称为垂线偏差。
- 假定平面直角坐标系
当测量区域（如半径不大于10km的区域）较小时，可以不考虑地球曲率的影响，用测区中心点A的切平面P来代替椭球体面作为基准面。在该切平面上建立独立平面直角坐标系，以该地区真子午线或磁子午线为x轴，正向指北，顺时针方向旋转构成右手系坐标系。为了避免坐标出现负值，该坐标系的原点应选在测区西南角。地面点A在椭球面的投影位置，就可利用该平面直角坐标系中坐标值x、y来确定。
水平面代替大地水准面
平面直角坐标系
- 高斯平面直角坐标系
高斯平面直角坐标系，以中央子午线和赤道投影后的交点O作为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐标轴x，规定x轴向北为正;以赤道的投影为横坐标轴y，规定y轴向东为正。
