Astronomia este o secțiune de geodezie care explorează metodologia și metodele de construire a unei rețele astronomico-geodezice. Obiectele cercetării sale includ obiecte artificiale și naturale ale Pământului, corpuri fizice ale Pământului, Luna, diverse planete, gravitatea lor, trăsături de rotație și mișcare a poliilor. Principala sarcină a astronomiei geodeziei este de a studia dimensiunea, câmpul gravitațional al Pământului, reproducerea sistemului de puncte astronomice și geodezice în sistemul de coordonate stabilit pentru topografie, soluția diferitelor probleme de inginerie.
Ca model al Pământului, geodezii astronomi consideră geosid-elipsoidul Krasovskii: o suprafață condiționată care coincide cu nivelul Oceanului Mondial. Trebuie remarcat faptul că nivelul mediu al acestuia este de obicei deviat datorită curenților, diferenței de presiune, densității apei și altor cauze. De aceea, pentru calcule, suprafața medie este trasată prin punctul de referință convențional al altitudinii (în Federația Rusă, acesta este punctul din zona Kronstadt).
Medierea rezultatelor obținute prin măsurătorile prin satelit și gravimetria terestră, rezultatele nivelării astronomico-gravimetrice fac posibilă determinarea cât mai exactă a formei, dimensiunilor și câmpului gravitațional al Pământului. Datorită datelor obținute, este posibil să se construiască un singur sistem de coordonate geocentrice. Cele mai cunoscute sisteme includ PZ-90 în Federația Rusă și GPS-84 în Statele Unite. Aceste două sisteme sunt la fel de exacte, coordonatele lor geocentrice sunt definite cu o eroare de cel mult 2 metri.