Uno de los primeros conceptos aplicados a la Geodesia y que nos ayudaran a entender la superficie donde se desarrollan nuestros proyectos es el Geoide. La NOAA, NationalOceanographic&AtmosphericAdministration (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica) defineel geoide como la superficie del campo de gravedad de la Tierra, que es aproximadamente igual que el nivel medio del mar. Es perpendicular a la dirección de la atracción gravitatoria. Dado que la masa de la Tierra no es uniforme en todos los puntos y la dirección de gravedad cambia, la forma del geoide es irregular. Este sitio web tiene vínculos a imágenes que muestran interpretaciones del geoide bajo América del Norte. el http://www.ngs.noaa.gov/GEOID/GEOID96/geo-indx.html
Para simplificar el modelo se han ideado diversos esferoides o elipsoides. Un esferoide es una forma de tres dimensiones creada a partir de una elipse de dos dimensiones. La elipse es un óvalo, con un eje mayor (el eje más largo) y un eje menor (el eje más corto). Si se hace girar la elipse, la forma de la figura girada es el esferoide.
El semieje mayor es la mitad de la longitud del eje mayor. El semieje menor es la mitad de la longitud del eje menor.
En el caso de la Tierra, el semieje mayor es el radio desde el centro de la Tierra hasta el ecuador, mientras que el semieje menor es el radio desde el centro de la Tierra hasta el polo. El concepto para completar la data requerida para el análisis de la superficie de un lugar determinado se conoce como Datum, un datum se genera encima del esferoide seleccionado y puede incorporar variaciones locales en la elevación. Con el esferoide, la rotación de la elipse crea una superficie totalmente suavizada de todo el mundo. Dado que así no se refleja adecuadamente la realidad, un datum local puede incorporar variaciones locales en la elevación. En un ejemplo básico de análisis si la superficie de la Tierra en un lugar determinado conociendo sus coordenadas está abultada hacia afuera, las mediciones angulares en grados decimales desde Greenwich y el ecuador serán algo mayores. Si la superficie en este mismo lugar está deprimida, los ángulos serán algo menores.