Вертикальные системы координат определяются двумя типами поверхностей: сфероидальной (эллипсоидальной) или гравитационной (геоидной). Большая часть систем высот основана на гравитации. Эти системы высот часто только косвенно связаны с географической системой координат. Любая система высот может быть использована с разными горизонтальными системами координат. Гравитационная вертикальная система координат может устанавливать нулевую отметку через локальный усредненный уровень моря или репер. Усредненный уровень моря изменяется в разных местах вследствие топографических особенностей, атмосферных явлений и т.п.
Гравитационная вертикальная система координат включает вертикальный датум, как часть своего определения. Пример приведен ниже.
VERTCS["National_Geodetic_Vertical_Datum_1929",VDATUM["NGVD_1929"],PARAMETER["Vertical_Shift",0.0],PARAMETER["Direction",1.0],UNIT["Meter",1.0]]
Сфероидальная вертикальная система координат определяет высоты относительно сфероидальной географической системы координат. Единицы измерения Глобальной системы позиционирования (GPS) считает высоты относительно эллипсоида WGS84. На поверхности модели геоида в системе GPS высоты на эллипсоиде преобразуются в гравитационные. Сфероидальная высота - это геометрическое понятие, и она не имеет физического смысла, так как в сфероидальной географической системе координат сфероид может проходить выше или ниже реальной поверхности Земли. Сфероидальные высоты в какой-либо области могут не отражать динамики, обусловленной гравитацией, например, течение воды. При работе со сфероидальными высотами вода может выглядеть текущей вверх.
Вертикальная система координат с высотами и глубинами, определенными относительно сфероида, будет включать определение датума, а не вертикального датума. Пример приведен ниже.
VERTCS["WGS_1984",DATUM["D_WGS_1984",SPHEROID["WGS_1984",6378137.0,298.257223563]],PARAMETER["Vertical_Shift",0.0],PARAMETER["Direction",1.0],UNIT["Meter",1.0]]