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地球是一個不規(guī)則的球體。其自然表面凸凹不平，不能直接作為測量和制圖的基準面，也無法用數(shù)學(xué)公式表達和描述。因此，人們使用地球橢球的概念來代表地球，它是地球的數(shù)學(xué)模型。

如何實現(xiàn)用地球橢球代表地球呢？為了模擬地球，我們可以采用地球橢球的概念。想象一個具有極小扁率的橢圓，圍繞地球短軸旋轉(zhuǎn)，便能構(gòu)造出一個標準的橢球體，我們稱之為地球橢球。這個橢球體能夠近似地反映地球的質(zhì)量分布、形態(tài)及尺寸，其表面是一個精確的數(shù)學(xué)曲面，具有明確的數(shù)學(xué)表達式。因此，在測量工作和地圖制作中，常常使用這個數(shù)學(xué)化的橢球表面來代替地球的實際表面。具體來說，包含橢球旋轉(zhuǎn)軸的平面與橢球相交形成的橢圓，我們稱之為經(jīng)圈，也稱作子午圈或子午橢圓；而與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面與橢球相交形成的圓，則稱為緯圈，或平行圈。穿過橢球中心的緯圈，就是赤道。

地球橢球需要由一定的幾何參數(shù)、定位及定向來表達，地球橢球的幾何定義包括橢球中心O，橢球旋轉(zhuǎn)軸NS，橢球長半軸a和短半軸b。確定橢球中心的位置相當于為橢球設(shè)定了定位點，通常使其與地球的質(zhì)心重合或盡可能接近。而確定旋轉(zhuǎn)軸的方向則相當于為橢球指定了方向，這一方向被設(shè)定為與地球的自轉(zhuǎn)軸保持平行。

地球橢球的形狀和大小由五個基本幾何參數(shù)確定，主要有長半軸a、短半軸b，扁率f=（a-b）/a，第一偏心率e=SQRT（a^2-b^2）/a，第二偏心率e'=SQRT（a^2-b^2）/b。其中a、b稱為長度元素，反映了橢球的大?。槐饴史从沉藱E球的扁平程度；偏心率e和e'是子午橢圓的焦點離開橢球中心的距離與橢圓半徑之比，它們也反映橢球的扁平程度，偏心率愈大，橢球愈扁。從中可以看出，只需要知道其中包括長度元素的兩個參數(shù)就可以了，通常用長半軸a和扁率f表示。

19世紀以來，已經(jīng)求出許多地球橢球參數(shù)，比較著名的有貝塞爾橢球（Bessel 1841，其中a=6377397米，f=1/299.152），克拉克橢球（Clarke 1866，a=6378206.4米，f=1/294.9787），海福德橢球（Hayford 1909，其中a=6378388米，f=1/297）和克拉索夫斯基橢球（Krasovsky 1940，其中a=6378245米，f=1/298.3）等。20世紀60年代以來，隨著空間大地測量學(xué)的興起和發(fā)展，為研究地球形狀和引力場開辟了新途徑。國際大地測量和地球物理聯(lián)合會（IUGG）已推薦了更精密的橢球參數(shù)，比如1975年召開第16屆IUGG大會推薦的1975年國際橢球（IAG 1975），參數(shù)為：a=6378140米，f=1/298.257。而美國全球定位系統(tǒng)（GPS）應(yīng)用的是WGS-84橢球（a=6378137米，f=1/298.257223563）。

我國建立1954年北京坐標系應(yīng)用的是克拉索夫斯基橢球，建立1980年西安坐標系應(yīng)用的是1975年國際橢球，建立2000國家大地坐標系及北斗坐標系應(yīng)用的是CGCS2000橢球（a=6378137米，f=1/298.257222101）。