任何特定區域的地理數據都存儲在獨立的圖層中。例如，道路存儲在一個圖層中，宗地存儲在另一個圖層中，而建築物則存儲在第三個圖層中。要啟用各圖層中的數據以整合顯示和查詢的時間，各圖層必須以通用方式參考地球表面上的位置。坐標系提供了此框架。此外，坐標系還提供了將以不同方式引用的不同區域內的數據所需的框架。地理數據庫中的每個圖層都擁有一個坐標系，用於定義如何對圖層位置進行地理配准。
在地理數據庫中，坐標系和其他相關空間屬性被定義為各數據集的空間參考的一部分。空間參考是用於存儲各要素類和柵格數據集，以及其他坐標屬性（例如，x,y 坐標的坐標分辨率及可選的 z 坐標和測量 (m) 坐標）的坐標系。如果需要，可使用表示表面高程的 z 坐標為數據集定義一個垂直坐標系。
空間參考描述要素實際所處的位置。當創建地理數據庫要素數據集或獨立要素類時，需要定義空間參考。空間參考包括一個 x、y、z 值坐標系以及 x、y、z 和 m 值的容差值和分辨率值。
坐標系
X,y 坐標通過地理坐標系或投影坐標系進行地理配准。地理坐標系 (GCS) 由基准面、角度測量單位（通常是度）和本初子午線定義。投影坐標系 (PCS) 由線性測量單位（通常是米或英尺）、地圖投影、地圖投影所使用的特定參數和地理坐標系組成。
投影坐標系或地理坐標系可以具有垂直坐標系這一可選屬性。垂直坐標系 (VCS) 用於地理配准 z 值，最常用於表示高程。垂直坐標系包含大地基准或高程基准、測量的線性單位、軸方向和垂直位移。
M（測量）值不具有坐標系。
對於包含未知坐標系 (UCS) 的空間參考，只能指定容差。不能地理配准與 UCS 關聯的要素。如果 x,y 坐標系是未知坐標系，則不能定義垂直坐標系。如有可能，盡量不要使用未知坐標系。因為如果有效的使用區域和測量單位都未知，數據的分辨率和容差值可能不適用。
分辨率
分辨率表示要素類記錄地理要素的位置和形狀時所使用的詳細程度。分辨率是分隔要素坐標中唯一 x 值和唯一 y 值的最小距離，使用地圖單位。例如，如果空間參考具有 0.01 的 x,y 分辨率，則 x 坐標 1.22 和 1.23 可以被存儲為兩個獨立的坐標值，但 x 坐標 1.222 和 1.223 都可以被存儲為 1.22。下圖對此進行了說明。后面的一對 x 坐標值的最后一位數字將被截掉，這是因為值的變化小於 x,y 分辨率。這同樣適用於 y 坐標。
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軟件工程師喜歡用帶有非常精細的網格的笛卡爾格網來處理整數坐標。網格的間距由坐標分辨率定義。所有的要素坐標都根據所選的坐標系進行地理配准並捕捉到坐標格網。此格網稱為坐標分辨率格網，由用於確定坐標值精度（例如，有效數字位數）的分辨率來定義。分辨率用於確定坐標分辨率格網的細度，該格網覆蓋了要素類或要素數據集范圍。所有坐標均捕捉到此格網，而分辨率定義了格網的各條線之間的距離。
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分辨率值的單位與相關坐標系的單位相同。例如，如果空間參考所使用的投影坐標系的單位是米，則也會以米為單位來定義分辨率值。默認分辨率值是 0.0001 米 (1/10 mm)，或者為其等效值（以地圖單位表示）。例如，如果要素類以美國國家平面英尺為單位進行存儲，則默認精度為 0.0003281 英尺（0.003937 英寸）。如果坐標以經緯度表示，則默認分辨率為 0.000000001 度。
具有較小（較精細）的 x,y 分辨率的要素坐標可以具有更多的精度位數。但是，極小的 x,y 分辨率可能會影響性能，因為使用了過多的磁盤空間以及更多的 I/O。當增大 x,y 分辨率值（即圖像變得更粗糙）時，與要素坐標關聯的精度將降低，要素邊界將進行平滑和簡化處理或根本不顯示。
在下圖中，具有高 x,y 分辨率的格網無法存儲具有同樣精度的面要素。相反，具有低 x,y 分辨率的格網將用更高的精度存儲面要素，從而可以更好地保留面要素的形狀。
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Esri 強烈建議在大多數情況下使用默認的 x,y 分辨率，因為實踐證明這種分辨率性能非常好並且可以存儲適用於大多數情況的坐標精度。
容差
空間參考也包含容差值。x、y、z 和 m 坐標都具有反映坐標數據精度的相關容差值。容差值為坐標之間的最小距離。如果一個坐標在另一個坐標的容差值范圍內，則會將二者視為同一位置。當需要確定兩個點是足夠近（可以給定相同的坐標值）還是足夠遠（各自具有其自己的坐標值）時，會在關系運算和拓撲運算中使用此值。
例如，在下圖的同一個要素類中有兩個同等級的線要素。在拓撲驗證過程中，如果一個折點 V2 位於另一個折點 V1 的 x,y 容差內（反之亦然），則這兩個折點都會被移動到一個新位置（例如，坐標之間的加權平均距離）。
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默認容差設定值為 0.001 米，或者為其等效值（以地圖單位表示）。這是默認分辨率值的 10 倍，大多數情況下推薦使用此設置。可以設置一個自定義 x,y 容差值，但是該容差值不應接近數據采集分辨率，並且允許的最小 x,y 容差值是 x,y 分辨率的兩倍。