Мысленно выберем на физической поверхности Земли некоторую точку и проведем через нее выпуклую поверхность, касательная к которой в любой точке перпендикулярна направлению отвесной линии. Полученная поверхность называется уровенной поверхностью.

Можно представить фигуру Земли в виде геоида, образованного уровенной поверхностью, совпадающей в открытых морях и океанах с их спокойной поверхностью (без волн, приливов и течений) и продолженной под материками. Из-за неравномерного размещения масс в теле Земли фигура геоида будет очень сложная. Поэтому для описания физической поверхности Земли введена вспомогательная фигура – квазигеоид. Она совпадает с геоидом в открытых морях и океанах, а на суше отличается от поверхности геоида не более чем на несколько десятых долей метра в условиях равнинной местности и нескольких метров в горных районах. Преимущество представления фигуры Земли в виде квазигеоида – в возможности строго связать его сложную геометрическую поверхность с более простой – поверхностью общего земного эллипсоида (ОЗЭ), представляющего собой замкнутую поверхность второго порядка, получаемую вращением эллипса вокруг его малой оси (рис. 1.1). Общий земной эллипсоид вполне определяется его большой а и малой Ь полуосями. Форму общего земного эллипсоида принято характеризовать большой полуосью а. Параметром, характеризующим фигуру эллипсоида, называют его сжатие.

Ранее параметры общего земного эллипсоида устанавливали в основном по наземным измерениям. Использование в последние десятилетия методов космической геодезии позволило уточнить параметры Земли. С помощью искусственных спутников земли (ИСЗ) были получены тысячи спутниковых измерений, выполненных на суше и в море, после математической обработки которых были уточнены параметры общего земного эллипсоида, получившего название ПЗ-90 (Россия). В США также были проведены соответствующие работы и получены параметры общего земного эллипсоида, названного WGS-84.

Основные характеристики параметров соответствующих общих земных эллипсоидов приведены далее.

Эллипсоиды ПЗ-90 и WGS-84 довольно близки между собой, но все же имеют различия.

По параметрам общего земного эллипсоида устанавливают размеры и фигуру Земли в целом. В то же время каждая страна имеет свои, присущие только ей, физико-географические условия, включающие месторасположение ее территории на Земном шаре, геометрическую форму этой территории, особенности рельефа и т. п.

При решении геодезических, картографических, землеустроительных, кадастровых и других задач по обеспечению топографо-геодезическими данными различных отраслей народного хозяйства каждое государство обычно принимает вместо общего земного эллипсоида так называемый референц-эллипсоид.

В Российской Федерации в качестве референц-эллипсоида используют эллипсоид им. Ф. Н. Красовского (далее Красовского) с параметрами: большая полуось 6 378 245 м; сжатие 1 : 298,3.