越来越多地，空间数据是三维的：我们的GPS轨迹包括高度；我们使用激光雷达创建建筑物和城市的三维模型；我们有数字高程模型（DEM）来捕捉山丘，山，以及我们地形的山谷。话题坐标系和地图中的关键概念描述坐标系如何将数据与地球上的物理位置联系起来，允许在上下文中组合和查看数据。这个过程完全可以在二维（例如，指向lat/long或x/y坐标）但当它扩展到第三维度时，就特别有趣了。获得正确的额外细节——主要是了解垂直基准面和使用单位——不仅对于组合数据至关重要，但也有助于正确解释。
在地图中处理高度有（至少）三个重要选项：
- Tidal：海平面可以用来计算基线高度，然后，可以使用水平仪将高度测量值从水中延伸出来。通常情况下，使用平均海平面，但是有很多变体。这些方法对沿海应用最有用（例如，绘制与陆地/水界面相关的边界）。
- 椭球体（大地测量）：GPS位置最初计算为地心坐标-线性X，YZ偏移了wgs84椭球的中心。然后这些被转换成纬度，经度，椭球高度。在这种情况下，高度是指从一个点到用来模拟地球形状的椭球（扁平球体）的垂直距离。虽然方便，椭球体高度没有高度的直观属性：它们与海平面无关，不要捕捉重力把东西拉下山的方向。
- 体位测量（重量法）：正射高度由椭球高度和大地水准面模型导出。它们测量等位面以上的高度，选择匹配全球平均海平面或现有垂直基准。
潮汐高度和正射高度之间的主要区别在于，当地平均海平面并非处处都是相同的“高度”（在势能意义上）。由于包括温度和洋流在内的当地因素，海洋的某些部分持续高于其他部分。因此，相对于海岸线和当地海平面，潮汐基准在测量方面更为优越。而基于大地水准面的垂直基准在测量高度上总是优于包括海洋和陆地在内的大面积区域。
可以根据不同的高度在垂直基准之间进行转换。这样可以覆盖相应的数据或利用所需高度系统的属性。大地水准面模型可直接用于椭球面与正射面之间的转换。但有很多细节需要改正。最简单的方法是确定源和目标垂直基准，然后应用推荐的网格移动或过程进行转换。例如：
- egm96大地水准面网格可用于在wgs84椭球高度和无潮汐egm96/wgs84正交高度之间转换。世界上任何地方。
- GEOID96/99/03网格在美国的NAD83椭球高度和NAVD88正射高度之间转换。
- Vertcon在ngvd29（传统垂直基准）和navd88正交高度之间进行转换，也在美国。
坐标系和相关元数据在使地图有用方面发挥着巨大作用，重要的是要跟踪这些细节。使用包含高度的数据时，确保你知道它在哪个坐标系里，包括水平和垂直方面，并且要注意，有一些选项可以转换数据，以便与其他类型的数据进行分析或组合。