Les points au sol sont d'abord projetés sur une surface fermée représentant la Terre. Cette surface est un ellipsoïde qui est un modèle mathématique du géoïde de la Terre ou niveau de la mer moyen. Comme nous vivons généralement dans des zones situées au-dessus du niveau de la mer, les distances horizontales au sol sont généralement réduites d'une petite quantité lorsqu'elles sont projetées sur l'ellipsoïde. Le rapport des distances sur l'ellipsoïde aux distances horizontales au niveau du sol est appelé facteur d'altitude. Il existe diverses méthodes pour déterminer le facteur d'altitude sur un point que l'on retrouve dans les carnets d'arpentage. Certaines méthodes sont plus rigoureuses que d'autres.

L’ellipsoïde est la partie la plus importante de la définition de la référence du système de coordonnées et porte parfois le même nom que la référence. Voici quelques exemples courants en Amérique du Nord :