La rappresentazione del terreno è un’operazione complessa perché la superficie fisica della terra non è piana e presenta una forma irregolare. Storicamente il territorio è stato rappresentato su supporti bidimensionali (cartografie) conservando le informazioni sulla quota come riferite ad una superficie unica di riferimento che generalmente era il livello del mare. Più recentemente il livello del mare viene definito in maniera più rigorosa come la superficie equipotenziale del campo gravitazionale passante per il livello medio del mare in un dato punto convenzionale: tale superficie in geodesia è chiamata geoide. Per la definizione del geoide la superficie marina viene, quindi, idealmente prolungata sotto le terre emerse, considerandola con densità e temperatura costanti e senza altre perturbazioni. Essendo una superficie equipotenziale, il geoide è normale in ogni punto alla direzione delle linee di forza del campo gravitazionale ovvero è normale alla verticale nel punto, la cui direzione può essere materializzata come coincidente punto per punto con quella del filo a piombo.