所谓数字地球坐标框架，是指定义、规范和度量运行在数字地球环境下的海量多维时空信息的坐标参照系统。主要内容包括地球参考椭球体、空间坐标系统等内容。正像骨骼对人体的连接和支撑作用一样，数字地球坐标框架是组织和管理浩如烟海的数字地球中全方位、多平台、多格式空间地理信息的数学基础。
由现代大地测量学可知，地球是一个两极略扁的旋转椭球体，表面具有极不规则的自然地形，其内部结构和质量分布复杂易变，周围由大气环绕，外部受太空月亮、太阳等天体吸引，这些因素决定了地球的大小、形状及重力场分布的复杂性，人们很难用简单的数学方法来准确描述真实地球的情况，而只能采取近似的方法来表示。
为了用数学语言描述地球，人们需要将地球表面用规则的几何体来替代，从地球自然表面、大地水准面、旋转椭球面直到用简单数学函数表达的参考椭球体，以便通过地图投影将三维曲面转化成二维平面。但是由于地球表面不同地区的地形起伏差异很大，采用单一椭球体时势必造成某地区的误差小而其他地区误差很大的结果。因此从本世纪开始，不同国家、不同地区先后采用了逼近本国或本地区地球表面的椭球，如美国的海福特椭球体、英国的克拉克椭球体、白塞尔椭球体和原苏联的克拉索夫斯基椭球体等。但是这样就造成了目前世界各国的地理信息没有统一的空间坐标体系，因而这些数据很难共享与交换。为了实现数字地球计划中不同国家的空间数据信息共享，必须规范和统一世界上不同国家和地区的地球参考椭球体。数字地球参考几何体的目标是充分研究地球表面的形态特征，并根据现有地区和全球范围的地球椭球体的数学模型计算出适合数字地球需要的地球参考几何体。它既可以涵盖已有的地球参考椭球体，同时又能完成不同国家和地区的参考椭球体之间的坐标变换，此外它还可根据具体的地学应用主题、地理区域、范围和比例尺条件等因素自动选择最佳的地球参考几何体。