Unter einem Geoid ist die Äquipotentialfläche bzw. -ebene im Erdschwerefeld zu verstehen. Nehmen Sie an, dass auf die Ozeane ausschließlich Gravitationskräfte wirken, jedoch keine Gezeiten oder Wetterphänomene. Nehmen Sie außerdem an, dass die Ozeane durch Tunnel verbunden sind, sodass das Wasser zwischen ihnen frei fließen kann. Die resultierende Oberfläche ist eine Repräsentation des Geoids. Der Geoid entspricht etwa der mittleren Meeresspiegelhöhe (MSL) und weicht üblicherweise um ca. einen Meter von der mittleren Meeresspiegelhöhe vor Ort ab. Seine Form ist komplex.
Der Geoid wird von der Beschaffenheit der Erde beeinflusst, weshalb nicht alle Ebenen gleichförmig verlaufen. Das heißt, dass es sich bei der Oberfläche um eine analytische Oberfläche handelt, im Vergleich zu einem Ellipsoid als mathematischer Oberfläche. Allgemein weicht der Geoid von einem erdzentrierten horizontalen geodätischen Datum um weniger als 100 Meter ab. So beträgt der Unterschied zwischen Geoid und dem horizontalen Datum (OSGB36) im Vereinigten Königreich weniger als fünf Meter.
In der vorstehenden Abbildung stellt die grüne Linie die Geoid-Oberfläche dar. Mit ihren Krümmungen folgt sie grob der Topografie. Die gestrichelte Linie repräsentiert die Oberfläche des Spheroids. Das h entspricht der Höhe über dem Spheroid bzw. Ellipsoid (HAE). In diesem Fall ist die Höhe ein negativer Wert. Unter der Geoid-Unebenheit (N) ist die Entfernung zwischen den Oberflächen des Spheroids und des Geoids zu verstehen. Die orthometrische Höhe (H") bezieht sich wie folgt auf die Sphäroidhöhe:
h = H + N