Le calcul d'une altitude revient toujours à mesurer un écart entre un niveau de départ et le point dont on souhaite trouver l'élévation par rapport à ce niveau (dénivelé). Ce calcul est le plus souvent indirect, c'est-à-dire qu'il est effectué sans mesures sur le terrain. Les géomètres qui mesurent des distances mènent à l'inverse des calculs directs, mais ces méthodes sont difficiles à mettre en œuvre pour des écarts de plusieurs centaines de mètres ou de plusieurs kilomètres, qui plus est dans le sens vertical et avec un relief chaotique.
Impossibilité de définir correctement l'altitude
Il a longtemps été très difficile de définir le concept d'altitude.
Tout d'abord il fallait définir ce qu'est le niveau de base.
Il était d'usage de considérer comme niveau de base le niveau des mers, dont la surface est difficile à mettre en équation: c'est une surface qui bouge en fonction d'éléments astronomiques comme la Lune, le Soleil ou les planètes (phénomène de marée), qui n'est pas une surface équipotentielle (à cause entre autres des courants et de la variation de salinité), donc n'est pas assimilable au géoïde terrestre, et qui de toute façon n'existe pas à la verticale d'un lieu terrestre donné.
La méthode ancienne, qui consistait à cheminer entre le niveau moyen de la mer et un lieu donné en mesurant à chaque fois la différence de niveau dh, est mathématiquement problématique, parce que le résultat dépend du chemin suivi, en d'autres termes ∫ dh n'est pas une intégrale parfaite. En revanche, l'énergie à dépenser pour aller d'un point à un autre, qui est ∫ g dh , g étant la gravité en chaque point, ne dépend pas du chemin suivi. L'altitude était alors calculée en mesurant régulièrement g, et en divisant la valeur obtenue par un g0 moyen, le choix de ce g0 conditionnant bien sûr le résultat.
En octobre 1957, l'avènement de l'ère spatiale a donné naissance à la géodésie spatiale, avec des satellites équipés de réflecteurs laser puis d'horloges ultra-stables (permettant des mesures très précises de temps de trajet ou de décalages Doppler). L'arrivée de systèmes spatiaux opérationnels (Transit, puis GPS, DORIS et, dans le futur, Galileo), a permis une autre définition de l'altitude : la distance du point à l'origine du référentiel terrestre utilisé par ces systèmes, qui coïncide à peu près avec le centre de gravité de la Terre. Le système spatial, (GPS ou DORIS), donne alors un triplet XYZ dans un repère orthonormé, et il suffit de projeter ce point dans un système cartographique pour obtenir l'altitude, le résultat dépendant, (au second ordre), de la projection choisie.
Méthodes modernes
Les mesures d'altitude par les instruments modernes sont d'une précision bien supérieure à ce qu'il est possible de faire à l'œil ou au compas. Les satellites sont mis à profit pour calculer et mettre à jour les « hauteurs » des points de la planète, sommets ou non. À la différence des méthodes terrestres qui utilisent un référentiel dynamique tenant compte des variations locales du champ de pesanteur (le géoïde) et donnent par là-même de véritables « altitudes », les satellites fournissent une hauteur à partir d'un ellipsoïde de référence (IAG GRS80). Les écarts entre géoïde et ellipsoïde sont variables selon le lieu et peuvent atteindre la centaine de mètres. Des modèles de géoïde peuvent cependant être intégrés dans un programme de calcul qui permet alors de retrouver les altitudes à partir des mesures satellitaires. La précision dépend alors en grande partie de la finesse du modèle.
