Bumi yang tidak beraturan dimodelkan dalam ilmu geodesi dengan beberapa tahapan. Hal ini dilakukan untuk mempermudah proses perhitungan posisi di permukaan bumi. Tahapan pemodelan bumi tersebut adalah sebagai berikut :
1. Model Bumi Geoid
Bumi yang tidak beraturan pertama dimodelkan dalam suatu model yang menghubungkan bidang equipotensial yang sama.
2. Model Bumi Elipsoid
Bumi dimodelkan dalam model matematis yang lebih sederhana dari Geoid, yaitu dimodelkan sebagai Elips yang berputar. Model bumi ini salah satu fungsinya untuk menentukan posisi kita ketika mengukur menggunakan GPS.
3. Model Bumi Bola
Bumi dimodelkan menggunakan model matematis lebih sederhana lagi, yaitu dengan menggunakan bola. Model ini biasa kita temui pada model bumi globe.
4. Model Bumi Datar
Model Bumi dalam bidang datar memiliki 2 asumsi ya. Pertama, bahwa kita memetakan suatu area dengan luas yg kecil, sehingga area pemetaan tidak terpengaruh oleh efek kelengkungan bumi. Yang kedua, ketika bumi 3D dan elipsoid dibawa ke peta 2D, hasilnya adalah proyeksi bumi dalam bidang datar. Proses transformasi ini memerlukan hitungan Proyeksi Peta.