Η γεωδαισία, που μερικές φορές ονομάζεται γεωδαιτική, είναι μια επιστήμη που εφαρμόζει τα μαθηματικά για να μετρήσει το μέγεθος και το σχήμα της Γης, τις θέσεις των σημείων και των περιοχών στη Γη και τις διαφορές στο βαρυτικό της πεδίο. Αυτή η επιστήμη χρησιμοποιεί αρχές από τη φυσική, τα μαθηματικά και την αστρονομία μαζί με την παρατήρηση και τη σύγχρονη τεχνολογία για να αναπτύξει ένα χωρικό σύστημα αναφοράς. Η Γεωδαισία μελετά επίσης την κίνηση του φλοιού της Γης, την πολική κίνηση και τις παλίρροιες. Το έργο των γεωδαιτών περιλαμβάνει την παροχή σημείων στη Γη με ακριβείς συντεταγμένες, την ακριβή μέτρηση των αποστάσεων, των γωνιών και των υψών μεταξύ των σημείων και την εξέταση του πώς και γιατί η επιφάνεια της Γης έχει αλλάξει σε διαφορετικές χρονικές περιόδους.
Πολλοί σημαντικοί τομείς εργασίας εξαρτώνται από τη γεωδαισία για να λειτουργήσουν σωστά. Τα πλοία και τα αεροπλάνα χρησιμοποιούν συστήματα παγκόσμιων εντοπισμού θέσης (GPS), χάρτες και άλλα συστήματα πλοήγησης που βασίζονται σε γεωδαιτικά δεδομένα για να διασφαλίσουν ότι προσγειώνονται στο σωστό μέρος, αποφεύγουν επικίνδυνες λωρίδες ταξιδιού και ακολουθούν τις ταχύτερες και πιο αποδοτικές διαδρομές. Επιστήμονες από άλλους τομείς, όπως ωκεανογράφοι ή παλαιοντολόγοι, χρησιμοποιούν γεωδαιτικά δεδομένα για να εξετάσουν τις δυνάμεις που προκαλούν αλλαγές στα χαρακτηριστικά της επιφάνειας της Γης ή στην τοπογραφία. Ο στρατός χρησιμοποιεί εδώ και πολύ καιρό τη γεωδαισία για τον προσδιορισμό ακριβών σημείων για τον εντοπισμό τοποθεσιών, τον έλεγχο του πυροβολικού, την πλοήγηση και, αργότερα, την παρακολούθηση δορυφόρων και την κατεύθυνση πυραύλων.
Ορισμένοι ιστορικοί ισχυρίζονται ότι η μελέτη της γεωδαισίας ξεκίνησε με τις πρώτες προσπάθειες των αρχαίων Ελλήνων να μετρήσουν το μέγεθος της Γης. Η πρώτη σοβαρή προσπάθεια λήψης ακριβών μετρήσεων, από όσο είναι γνωστό, επιδιώχθηκε από τον Έλληνα λόγιο Ερατοσθένη τον τρίτο αιώνα π.Χ. Μετρώντας τις γωνίες των σκιών σε δύο σημεία της Γης σε μια συγκεκριμένη εποχή του έτους, μετρώντας την απόσταση μεταξύ των σημείων και υποθέτοντας ότι τα δύο σημεία βρίσκονται σε ένα ακριβές επίπεδο βορρά-νότου, ο Ερατοσθένης μπόρεσε να κάνει μια εκπληκτικά ακριβή προσέγγιση της περιφέρειας της Γης. Παρά ορισμένα ελαττωματικά δεδομένα, ο μελετητής υπολόγισε ότι η Γη είναι 25,000 μίλια (40,233 km). Σήμερα, οι γεωδαίστες συμφωνούν ότι η Γη βρίσκεται περίπου 24,901 μίλια (40,074 km) στον Ισημερινό.
Αρκετοί άλλοι αρχαίοι Έλληνες χρησιμοποίησαν παρόμοιες μεθόδους, μετρώντας τις γωνίες των αστεριών σε δύο σημεία της Γης, για να κάνουν τις δικές τους εκτιμήσεις και χάρτες. Ο τομέας της γεωδαισίας συνέχισε να εξελίσσεται ανά τους αιώνες, συναντώντας ραγδαία πρόοδο τον 17ο αιώνα μ.Χ. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το τηλεσκόπιο αναπτύχθηκε, επιτρέποντας μεγαλύτερη ακρίβεια στη μέτρηση των γωνιών ως προς τα αντικείμενα στο διάστημα. Οι λογάριθμοι εφευρέθηκαν, επιτρέποντας μεγαλύτερη υπολογιστική απόδοση. και ανακαλύφθηκε ο τριγωνισμός ως μέθοδος προσδιορισμού της θέσης ενός σημείου. Χρησιμοποιώντας αυτή τη νέα τεχνολογία, ο Γαλλο-ιταλός μελετητής Giovanni Domenico Cassini ανακάλυψε ότι η Γη δεν ήταν σφαιρική, όπως θεωρούνταν προηγουμένως, αλλά ελλειπτική ή σε σχήμα αυγού.
Διάφορες τεχνικές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εξεταστεί το τρισδιάστατο σχήμα και το εύρος της Γης, καθώς και η θέση του βαρυτικού πεδίου. Τα περισσότερα μπορούν να τεθούν υπό την ομπρέλα της τοπογραφίας, της δορυφορικής απεικόνισης και των εφαρμοσμένων μαθηματικών με βάση τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από τις δύο πρώτες μεθόδους παρατήρησης. Επειδή η Γη έχει πολύ ακανόνιστο σχήμα, οι γεωδαιτιστές χρησιμοποιούν ένα μαθηματικό μοντέλο της Γης γνωστό ως ελλειψοειδές αναφοράς για να μετρήσουν αποτελεσματικά τη Γη. Το ελλειψοειδές μπορεί να είναι εντελώς λείο, σε αντίθεση με το γεωειδές, ένα άλλο μοντέλο που αντιπροσωπεύει την ανωμαλία του σχήματος της Γης και τις αλλαγές στη βαρυτική έλξη. Ενώ, το ελλειψοειδές διατηρεί το γενικό σχήμα του πλανήτη, το οποίο είναι πιο επίπεδο στους πόλους και ευρύτερο στον ισημερινό, η έλλειψη τοπογραφικής πολυπλοκότητας κάνει τους υπολογισμούς πολύ πιο απλούς.