Comme cela a été mentionné ci-haut, la surface de la Terre est courbe et il faut maintenant l'intégrer à notre système de coordonnées 3D.

La Terre présente une forme très complexe. L'étude de la forme de la Terre, de ses dimensions et de son champ de pesanteur constitue en soi un domaine d'étude (la géodésie), qui est abordé dans le cadre d'un autre module, mais à titre de récapitulation de diverses études, mentionnons que le solide qui convient le mieux pour la représentation mathématique de la forme de la Terre est l'ellipsoïde.

Un ellipsoïde est simplement le solide engendré par la rotation d'une ellipse autour de son petit axe (b).

Si l'on fait coïncider le centre de l'ellipsoïde avec le centre de notre système de coordonnées cartésiennes 3D (ainsi qu'avec le centre de masse de la Terre), on définit ce qu'on appelle un "système de référence géodésique".

Système de référence géodésique (Source - Trimble Navigation Ltd.)

Dans un "système de référence géodésique", tout point de la surface de la Terre est caractérisé par des coordonnées suivant x, y et z et ces valeurs peuvent être transposées en une latitude (φ), une longitude (λ ) et une hauteur (H) au-dessus ou même en dessous de la surface du modèle mathématique.

Des coordonnées suivant x, y et z et ces valeurs peuvent être transposées en une latitude , une longitude et une hauteur (Source - Trimble Navigation Ltd.)

Les systèmes de référence géodésiques sont utilisés uniquement pour le positionnement suivant l'horizontale. La référence pour la composante verticale du positionnement a été depuis toujours le niveau moyen de la mer. L'altitude est discutée de manière détaillée dans le module sur le géoïde.