地球的形状和大小历来受到人类的关注，对此的研究从未停止过。
认识地球的形状和大小是通过测量工作进行的。地球自然表面是极不规则的，有陆地、海洋、高山和平原。地球上最高的山是我国境内的珠穆朗玛峰，其高程为8848m，而在太平洋西部的马里亚纳海沟深达11022m，地形起伏很大，但这样的高低起伏对于地球的半径为637km相比，是可以忽略不计的，仍可以把地球看作为圆滑的球体。
地心有引力，地球上每个质点都受到地心引力而不能脱离地球。地球的自转又使每个质点受到离心力的作用。因地球上每个质点都受到这两个力的作用，其合力成为重力，重力的方向线称为铅垂线，铅垂线是测量工作的基准线。
地球表面的海洋面积达到71%，陆地面积仅为29%。设想将静止的海平面向陆地延伸，形成一个封闭的曲面，称为水准面。水准面具有处处与铅垂线相垂直的特性。与水准面相切的平面称为水平面。由于海水有潮汐变化，时高时低，所以水准面有无限多个，其中通过平均海水面的水准面，称为大地水准面，大地水准面是测量工作的基准面。大地水准面所包围的地球形体称为大地体，它表示了地球的形状和大小。
由于地球内部的质量分布不均匀，引起地面上各点沿铅垂线方向产生不规则的变化，因而大地水准面成为一个微小起伏的不规则曲面，大地体也并非是一个规则的几何球体，其表面为一个不是规则的数学曲面，测量数据在这个不规则的曲面上是无法运算的，因此，必须寻找一个与大地体十分接近的规则数学球体，才能解决地面点投影、计算的问题。
地球实际上是一个南北极略扁，非常接近数学上的旋转椭球体。旋转椭球体的大小和形状由长半径a、短半径b及由长、短半径确定的扁率f=（长半径a-短半径b）/短半径a、三个参数确定。几个世纪以来，许多学者曾利用局部资料分别推算出了表达椭球形状大小的参数，见下表。
由于这些参数都具有一定的局限性，只能作为确定地球形状、大小的参考，故称参考椭球。在测量学中，将参考椭球面代替大地水准面作为测量计算和绘图额基准面。
确定了椭球的形状和大小后，还必须进一步确定椭球体与大地体、椭球体与大地水准面的相对位置，使椭球体与大地体间达到最好的密合，才能将地面上的观测结果归算到椭球面上。最简单的方法就是单点定位，在一个国家的合适地方选择一个点P，设想在该点把椭球体和大地水准面相切，切点P´位于P点的铅垂线上，此时，过椭球面上P´的法线与该点对大地水准面的铅垂线相重合，这样，椭球体与大地体的相对位置就确定了。这项工作称为椭球定位，切点为大地原点，P点的球面位置——大地经度L与大地纬度B就作为全国其他点球面位置的起算数据。
世界各国都采用适合本国的椭球参数和定位方法。
我国在新中国成立前采用海福特椭球，新中国成立后一直用克拉索夫斯基椭球，大地原点在前苏联普尔科沃（现俄罗斯境内）。20世纪80年代，我国采用了IUGG（IUGG为国际大地测量与地球物理联合会的英文缩写）推荐的总地球椭球。大地原点选在我国中部陕西省泾阳县永乐镇。
由于地球的扁率很小，接近圆球，因此在精度要求不高的情况下，可以视椭球为圆球，其半径采用曲率半径平均值，即R=（a+a+b）/3=6371km
