地理配准指使用地图坐标为地图要素分配空间位置。地图图层中的所有元素都具有特定的地理位置和范围，以便将它们定位在地球表面或靠近地球表面的位置。在 GIS 中，精确定位地理要素的功能至关重要。
要正确描述要素的位置和形状，需要一个用于确定实际位置的坐标框架。地理坐标系用于为对象分配地理位置。使用经纬度的全局坐标系就属于此类框架。另一种类型的框架则是由全局框架派生出的平面坐标系或直角坐标系。
地图使用格网、经纬网和标有各种地面位置的控制点标记来表示在地球表面上的位置，可采用经纬度或投影坐标系的单位（例如 UTM 米）作为计量单位。各种地图图层中包含的地理元素都依据给定的地图范围并按照特定顺序（相互叠加）进行绘制。
GIS 数据集所包含的坐标位置位于全局坐标系或直角坐标系中，便于准确记录地理位置和要素形状。通过这种方式，您可在地球表面上叠加多个 GIS 数据图层。
纬度和经度
描述某一地理位置在地球表面上的具体位置的方法之一是使用以经纬度表示的球面量测值。这一位置量测值实质就是从地球球心到地球表面上某点的角度（以度为单位）。此类参考坐标系常被称为地理坐标系。
经度按东西方向进行量测。通常从本初子午线算起，本初子午线是一条从北极点穿过英国格林尼治到达南极点的假想线。本初子午线的经度为 0。通常，本初子午线往西的经度为负，往东则为正。例如，加利福尼亚州洛杉矶的纬度约为 + 33 度 56 分，经度约为 - 118 度 24 分。
尽管经度和纬度可用于定位地球表面上的精确位置，但却无法对长度和距离的测量提供统一的参照。只有在赤道上，一经度所表示的距离才约等于一纬度所表示的距离。因为赤道是唯一一条长度与经线相等的纬线。（半径与球面半径相等的圆称为大圆。赤道和所有经线都是大圆。）
在赤道上方和下方，用于确定纬线的圆逐渐变小，并在北极点和南极点处（所有经线在此处交汇）变为一点。由于所有经线都会在极点处交汇，所以一经度所表示的距离会逐渐减小为零。在 Clarke 1866 椭球体上，赤道上的一经度等于 111.321 千米，而 60°纬度上的一经度却只有 55.802 千米。由于经纬度的度数没有标准长度，因此无法精确地计量距离或面积，也难以在平面地图或计算机屏幕上显示数据。对于大多数（并非所有）GIS 分析和制图应用程序来说，经常需要由投影坐标系来提供更稳定的平面坐标框架。此外，在某些用于空间运算符的算法中，可考虑球面（地理）坐标系的几何行为。
使用直角坐标系的地图投影
投影坐标系指用于平面（例如打印的地图或计算机屏幕）的任何坐标系。
2D 和 3D 直角坐标系都提供了使用 x 值和 y 值的机制来（下文也提到了使用栅格的列和行的方法）描述要素的地理位置和形状。
直角坐标系使用两条轴：一条水平轴 (x)，表示东西方向，一条垂直轴 (y)，表示南北方向。两轴的交汇点称为原点。使用标记 (x,y) 相对于原点确定地理对象的位置，其中 x 指沿水平轴的距离，y 指沿垂直轴的距离。原点的定义为 (0,0)。
在下图中，标记 (4,3) 所记录的点在 x 轴方向距原点四个单位，在 y 轴方向距原点三个单位。
3D 坐标系
投影坐标系也逐渐开始使用 z 值来计量低于或高于平均海平面的高程。
在下图中，标记 (2,3,4) 所记录的点在 x 轴方向距原点两个单位，在 y 轴方向距原点三个单位，并且其高程比地球表面高出四个单位（例如比平均海平面高出 4 米）。
地图投影的属性和变形
由于地球是球体，制图人员和 GIS 专家将面临一个挑战，即如何使用平面坐标系来表示真实的世界。为了体会这种困境，只需考虑如何使半个篮球变平；只有改变篮球的形状或创建不连续的区域，才能实现这一点。使地球变平的过程称为投影，由此产生了术语“地图投影”。
投影坐标系在二维平面中确定。可为 2D (x,y) 或 3D (x,y,z) 确定投影坐标，其中 x 和 y 测量值表示在地球表面上的位置，z 表示高于或低于平均海平面的高度。
与地理坐标系不同，在二维空间范围内，投影坐标系的长度、角度和面积恒定。但是，采用平面地图表示地球表面的所有地图投影都将使距离、面积、形状或方向等发生变形。
通过使用满足所需用途、特定地理位置和范围的地图投影，用户可解决上述限制。GIS 软件也可在坐标系之间进行信息转换，从而支持整合不同坐标系中的数据集并支持许多关键的工作流。
许多地图投影都具有特定用途。一种地图投影可用于保持形状，而另一种可用于保持面积（“等角”投影与“等积”投影）。
为每个 GIS 数据集和地图确定坐标系时，这些属性（地图投影以及椭球体和基准面）将成为重要参数。通过为每个 GIS 数据集记录这些属性的详细描述，计算机可以动态地将数据集元素的地理位置重新投影并转换到任意适当坐标系中。因此，可以整合并合并多个 GIS 图层的信息，而不用考虑它们的坐标系。这是 GIS 的基本功能。精确定位是几乎所有 GIS 操作的基础。