政通晶石孪生平台实现了大至地球级别、小到城市部件的多层级数字仿真能力，该能力背后所依赖的基础理论知识之一便是《大地测量学》和《地理信息系统》中均有讲解的“空间坐标参考”相关知识。这里，我们就简要介绍一下晶石孪生平台其底层所涉及到的有关地理科学的知识。更深层次的说，这些技术的基础来源于计算机科学的《计算机图形学》或者数学的《立体几何》。
2. 空间坐标参考2.1. 大地坐标系首先，必须得理解地球椭球这个概念，这里作者直接用武汉大学《大地测量学基础》（孔详元、郭际明、刘宗全）的解释：
大地经纬度坐标系是地理坐标系的一种，也就是我们常说的经纬度坐标 高度。
经纬度坐标用的虽然多，但是很多人并没有理解经纬度的几何意义：纬度是一种线面角度，是坐标点P的法线与赤道面的夹角（注意这个法线不一定经过球心）；经度是面面角，是坐标点P所在的的子午面与本初子午面的夹角。这也是为什么经度范围是-180 ~ 180，纬度范围却是-90 ~ 90：
地心地固坐标系就是我们常用的笛卡尔空间直角坐标系了。
这个坐标系以椭球球心为原点，本初子午面与赤道交线为X轴，赤道面上与X轴正交方向为Y轴，椭球的旋转轴(南北极直线)为Z轴。显然，这是个右手坐标系：
大地坐标系和地心地固坐标系两者都是表达的都是空间中某点P，只不过一个是经纬度坐标（BLH），一个是笛卡尔坐标（XYZ）；
两个坐标系之间是可以相互转换的。
2.3. Web墨卡托投影坐标系无论是大地坐标还是地心坐标，本质上来说都是一种曲面坐标，或者立体坐标。然而在很多情况下我们更愿意使用平面坐标，并且单位最好与常用的长度单位（米）一致。
所以就产生了从曲面到平面的转换，这个过程也叫做投影，转换的结果也就是投影平面坐标系。
也许很难理解投影具体的算法，但是必须了解投影的一点特性是：投影后发生了形变，只能有限的保证几点相同的特性。
以我们国内情况来说，最常用的三种投影平面坐标系是横轴墨卡托投影，高斯-克吕格投影和UTM投影。
本质上来说，高斯-克吕格投影和UTM投影其实都是横轴墨卡托投影，横轴墨卡托投影也是用的最为广泛的地图投影方式。但是在GIS，尤其是WebGIS领域中，横轴墨卡托投影的使用远没有Web墨卡托投影方式用的多。最重要的原因是Web墨卡托投影的转换算法比横轴墨卡托投影要简单很多，符合Web的轻量化的特点。
2.4. 站心坐标系无论是大地经纬度坐标系，还是地心地固坐标系，甚至于Web墨卡托投影坐标系，它们都是一种基于全局的坐标系，他们的坐标值都是很大的值，出于数值精度的考虑来说，这样的值是不方便进行空间计算的。
所以很多时候需要一个以观察者为中心的局部坐标系，这种坐标系最初多用于GPS中，为测站为中心点，所以叫做站心坐标系，这个中心点也叫做站心点。
当以选取的站心点为坐标原点，三个坐标轴定义为X轴指东、Y轴指北，Z轴指天，就是ENU（东北天）站心坐标系。这样，从地心地固坐标系转换成的站心坐标系，就会成为一个符合常人对地理位置认知的局部坐标系。同时，只要站心点位置选的合理（通常可选取地理表达区域的中心点），其站心附近的空间坐标将会从一个很大的值变换成一个较小的值，非常适合于站心附近空间范围内的空间计算。
