直角坐标系也可以不用坐标轴而用坐标面XOY、YOZ、ZOX来定义。直角坐标系的坐标面是平面。坐标面还可以是曲面，那样便得到曲面（或曲线）坐标系。在广义相对论中，时空是弯曲的，只能采用曲面（或曲线）坐标系。

       以上谈的只是确定几何点之位置的数学方法，还没有与物理学联系起来。物理学所研究的位置是具体物体的位置，物理学认为一个物体（或质点）的位置只能相对于其它物体来确定。从物理学的角度来看，不仅几何点的物理基础是质点，并且坐标系也不能脱离物体凭空存在。具体地说，坐标系（即坐标轴和坐标面）必须固定在一个特定的物体或一群特定的质点之上。这就需要引入空间标架的概念，下面比较详细地说明这个问题。

       运动具有相对性，一个物体相对于不同的物体所表现出的运动状态是不相同的。因此在描述运动物体（或质点）的位置及其变化时，必须指明是相对于那一个物体而言的；我们把这个被指明的物体称为空间参照物体，它的作用就是用来供观察者在它上面安置坐标系。必须指出，只有刚体（即其中任何二质点之间的距离保持不变的物体）才可选为空间参照物体；这是由于非刚体的形状和线度易于改变，安置在非刚体上之坐标系的坐标轴和坐标面易于扭曲，因之就难以确切地定出一个质点的位置了。

       在同一个刚体上面，可以安置许多不同的直角坐标系，它们的区别是坐标原点不同和坐标轴的取向不同。相对于这些不同的坐标系，同一质点在同一时刻的位置坐标是不同的，但质点的速度和加速度则是相同的，这是因为这些坐标系都固定在同一个刚体之上，不同坐标系的坐标轴之间彼此相对位置保持不变，亦即彼此无相对运动。因此可以在这些坐标系中选用任何一个来研究所研究的质点运动。如果空间参照物体不是刚体，就不会有这样简单的结论。

       研究发生在地球上的力学现象时，我们很自然地选用地球作为空间参照物体，这时须要把地球近似看为刚体，实际上在很多情况下，这样看待的误差也不算太大。在做力学习题，把地球近似看为刚体时，通常把坐标原点和直角坐标系的两条坐标轴安置在地面上或实验台上。

       在刚体中画出的一条直线可以物化为一条刚性杆子。实际上，这条直线必穿过刚体中的一些质点，这些质点之间的距离可视为固定不变，将它们连接在一起就可抽象成为一条刚性杆子。这样便可把三维直角坐标轴（或斜坐标轴）物化为三条相交于一点的刚性标杆，我们把它称为三维空间标架。这个标架也是刚体，当然可用它代替原来的刚体作为空间参照物体。

       须要指出，空间标架的各条标杆，并不一定要固结在同一个刚体之上。在研究天体运动时，往往采用如下的三维空间标架：标架的原点（即坐标原点）固定在太阳中心，三条标杆（即坐标轴）分别指向三个遥远的恒星，这个三维空间标架被称为日心空间标架。必须强调，日心空间标架与固结在太阳（近似看为刚体）之上的空间标架是两类不同的空间标架；固结在太阳之上的空间标架将随着太阳自转而转动，而日心空间标架则不受太阳自转的影响。