Από τον προσδιορισμό θέσεων στον τρισδιάστατο χώρο μέχρι την επεξεργασία δορυφορικών δεδομένων, η ύπαρξη κατάλληλα ορισμένων συστημάτων αναφοράς αποτελεί το απαραίτητο μαθηματικό υπόβαθρο για τη διαχείριση της χωρικής πληροφορίας. Ωστόσο, τα συστήματα αναφοράς δεν εκφράζουν απλώς ένα αναγκαίο θεωρητικό εργαλείο. Μέσα από την υλοποίησή τους, δηλαδή τα πλαίσια αναφοράς, ορίζονται πραγματικά δίκτυα στο φυσικό περιβάλλον των μετρήσεων, τα οποία επιτρέπουν την εφαρμογή των διάφορων τεχνικών παρατήρησης γεωπαραμέτρων, καθώς και τη σύνδεση διαφορετικών δεδομένων που λαμβάνονται από διαφορετικούς αισθητήρες σε διαφορετικά σημεία του χώρου. Οι αναλυτικοί ορισμοί των πιο γνωστών συστημάτων συντεταγμένων και οι μετασχηματισμοί τους αποτελούν τον πυρήνα του βιβλίου. Η περιστροφή της γης, τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς και ο χρόνος συνθέτουν τη συνολική εικόνα για μία επαρκή περιγραφή του δυναμικού συστήματος της γης.