Okrem toho, že geografická poloha udáva presné umiestnenie objektov, tak sa s ňou v prostredí GIS polohovo zjednocujú údaje. Ak sa v reálnej krajine nachádza les, ktorým prechádza cesta, dochádza k prieniku dvoch objektov. V prostredí GIS sú objekty reálneho sveta (napr. les a cesta) ukladané do dvoch samostatných tematických vrstiev. Prienik obidvoch vrstiev je zabezpečený cez ich presne určenú geografickú polohu. Trajteľ, Hlásny (2001) uvádzajú, že polohovo zjednotené údaje musia v jednotlivých naložených tematických vrstvách do seba zapadať, ale musia aj zodpovedať skutočnosti.
O potrebe polohového zjednocovania údajov sa zmieňuje aj Krcho (1989), a to v kontexte analýz a tvorby mapových výstupov. Podľa autora je prvoradý predpoklad, aby údaje z toho istého miesta mali rovnaký zobrazovací systém. V zjednodušenej podobe to znamená, že údaje majú rovnakým zobrazovacím systémom vyjadrené svoje geografické umiestnenie. V prípade odlišných zobrazovacích systémov sa ich vzájomné polohové zjednotenie nedosiahne.
Najjednoduchšie zobrazenie zemského povrchu je na guľovom telese, napr. na glóbuse. Na takomto telese je možné najlepšie zachovať podobu i rozmery zakrivenej plochy zemského telesa. No ani na tých najväčších glóbusoch nie je možné zobraziť podrobné údaje o zemskom povrchu. Preto je z praktických dôvodov potrebné zobraziť geografickú sféru reálne existujúceho sveta na rovnú plochu – mapu, obrazovku počítača, atď. Takéto zobrazenie však môže byť realizované len v zmenšenej podobe. Avšak pre zachytenie zmenšeného zemského povrchu je najprv potrebné vykonať terénne geodeticko-topografické mapovanie, alebo údaje získať z iných zdrojov.
Zisťovať polohu objektov na zemskom povrchu, ich tvary, ale aj tvar samotnej Zeme je úlohou geodézie alebo „zememeračstva“. Vedecko-technický odbor, akým je geodézia, získava pomocou geometrických a fyzikálnych metód údaje metrického a fyzikálneho charakteru o Zemi a jej častiach. (Terminologický slovník geodézie, kartografie a katastra, 1998).
Zobrazovanie zemského povrchu a jeho objektov je v náplni vedecko-technického odboru nazývaného kartografia. Pomocou matematických a grafických metód kartografia rieši a poskytuje spôsoby zobrazovania objektov a javov reálneho sveta (tzv. kartografické zobrazenia). Trojrozmerné údaje o Zemi a jej častiach „prenáša – zobrazuje“ do „dvojrozmernej“ podoby, ale s podmienkou, aby svojimi metrickými parametrami odrážala skutočnosť reálneho sveta.
Geografické objekty reálneho sveta sa nachádzajú na povrchu zemského telesa, ktoré je výsledkom dlhého vývoja planéty Zem. Toto teleso predstavuje veľmi zložitý útvar, ktorý vznikol pôsobením dvoch síl: sily príťažlivej a sily odstredivej (výslednicou obidvoch síl je sila tiaže). Zem svojím tvarom pripomína nedokonalú guľu, ktorá je sploštená v oblasti pólov a vydutá na rovníku. Pravidelné a jednotné tvary zemského telesa sa „nachádzajú“ len na povrchu vodných plôch, morí a oceánov. Ostatné časti Zeme majú rozsiahle vertikálne rozdiely a ich povrch je z globálneho pohľadu výrazne členitý.
Zemské teleso je, v takto opísanej podobe, veľmi ťažko matematicky definovať a podľa Pravdy a Kusendovej (2007) sú presné geodetické merania a kartografické zobrazenia trojrozmerného zemského povrchu značne náročné.
Pre nahradenie zložitého tvaru zemského telesa sa preto v kartografii stanovili zjednodušené, matematicky definovateľné modely, tzv. referenčné telesá. V nadväznosti na Voženílka (1999) je možné za referenčné telesá považovať telesá s takou plochou, ktorá sa svojím tvarom a veľkosťou približuje skutočnému tvaru Zeme. Medzi povrchom zemského telesa a matematicky definovateľnými telesami (referenčnými telesami) sú však značné rozdiely.
Geoid – tento pojem zaviedol do odbornej terminológie v roku 1873 J. B. Listing. Podľa viacerých autorov, napr. Pravda, Kusendová (2004, 2007), Voženílek (1999), ide o zjednodušené fyzikálne teleso, ktoré vyjadruje najvernejší tvar Zeme. Za geoid je možné pokladať teleso v tvare Zeme, ktoré pokrýva len vodná plocha (moria a oceány). Vyformovaný tvar povrchu geoidu je ovplyvnený silou tiaže, ktorá je závislá na rozložení hmoty, nachádzajúcej sa vo vnútri telesa (Zeme). Výsledkom je zvlnený povrch, na ktorom je každý bod kolmý na smer zemskej tiaže. Geoid je pre metódy všeobecného kartografického zobrazenia ako teleso nevhodný a nahrádza sa matematicky jednoduchšími a presnejšie definovateľnými referenčnými telesami (Voženílek, 1999). Podľa Pravdu, Kusendovej (2007) referenčnými telesami, ktoré nahrádzajú geoid, môžu byť napr. referenčné elipsoidy, ale aj referenčná guľa alebo rovina. Výber referenčného telesa je podriadený požiadavkám na rozsah a presnosť zobrazovaného povrchu Zeme. Napríklad pre plány (resp. mapy veľkých mierok, napr. 1 : 1000 a 1 : 500) sa používa referenčná rovina, pre zobrazovanie území malých mierok (napr. 1 : 5 000 000) to môže byť referenčná guľa.
Referenčný elipsoid, v anglickej literatúre označovaný ako „geodetic datum“, je v zmysle autorov Pravda, Kusendová (2004, 2007), Voženílek (1999), Hojovec et al. (1987) teleso, ktoré je geoidu najviac podobné. V slovenskej geodetickej a kartografickej praxi sa používa niekoľko referenčných elipsoidov: Besselov elipsoid, Krasovského elipsoid, referenčný elipsoid WGS84 (niekedy označovaný ako EGS84). Posledný spomínaný referenčný elipsoid je jedným z najnovších a najpresnejších referenčných elipsoidov. Rozdiel medzi povrchom geoidu a referenčným elipsoidom WGS84 je približne +/- 30 m. Využíva sa pre určovanie polohy prostredníctvom technológie GPS.
Referenčná guľa je teleso, ktoré sa podľa Voženílka (1999) používa na tvorbu:
- Menších častí zemského povrchu okrúhleho tvaru do polomeru približne 200 km, kde sa neuvažuje s dĺžkovým a plošným skreslením.
- Pre menej presné zobrazenia a malomierkové mapy, ako sú školské atlasy, encyklopédie, atď.
Referenčná rovina sa používa pre zobrazovanie územia malého rozsahu, a to do maximálne 700 km2, kde sa neuvažuje s dĺžkovým a plošným skreslením.