A superfície de referência corresponde a cada ponto da superfície terrestre onde é localizado na interseção de um meridiano com um paralelo. Num modelo esférico, os meridianos são círculos máximos cujos planos contêm o eixo de rotação ou eixo dos pólos. Já num modelo elipsoidal os meridianos são elipses definidas pelas interseções, com o elipsóide, dos planos que contêm o eixo de rotação.

Dados espaciais caracterizam-se especificamente pelo atributo da localização geográfica. Assim, um objeto qualquer somente pode ter sua localização geográfica estabelecida quando se pode descrevê descrevê-la em relação a outro objeto cuja posição seja previamente conhecida ou quando se determina sua localização em relação a um certo sistema de coordenadas. Portanto, a definição de posições sobre a superfície terrestre requer que a Terra possa ser tratada matematicamente. Para fins práticos aproxima-se a Terra por um elipsóide de revolução. Deve-se considerar, também, que estudos geodésicos apresentam valores levemente diferentes para os elementos do elipsóide, medidos nos vários pontos da Terra.

A superfície de referência e em um SIG corresponde as coordenadas planas que normalmente representam uma projeção cartográfica e, portanto, são relacionas matematicamente às coordenadas geográficas, de maneira que não podem ser convertidas.

A superfície de referência consiste na transformação entre coordenadas geográficas e coordenadas planas é feita através de algoritmos das projeções cartográficas, que dependem de certos parâmetros que variam de acordo com cada projeção.