确定地面点在空间的位置要有三个坐标。传统方法测定水平位置用经纬仪和测距仪，测定高程用水准仪。水平位置和高程的基准面也不一样，前者用椭球面，后者用大地水准面。因而从布网方案到数据处理都分成水平控制和高程控制两个系统。

高精度全站仪的应用，同时测量水平角、垂直角和斜距，且测垂直角的精度与测水平角的精度相差不大。这样可同时测量和计算地面点的水平位置和高程位置的方法就称为三维大地测量。

利用人造卫星定位的方法，特别是全球卫星定位系统（GPS）出现之后，也实现了三维大地测量。但由于卫星定位所得的大地高是相对于地心参考椭球面的高，因此，尚不能满足大多数用户对于高程的要求，还需要进行必要的改化。