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Eine Fundamentalstation dient der Verankerung eines präzisen, stabilen Koordinatenrahmens auf der Erdoberfläche. Sie stellt die Beziehung zum zälestischen (astronomischen) Fundamentalsystem her, das durch bestimmte Himmelskörper und ihre Vermessung am Sternhimmel definiert wird.
Eine solche Station ist einer Sternwarte vergleichbar, die auf künstliche Erdsatelliten und Quasare sowie andere Methoden der Astrometrie spezialisiert ist. Sie arbeitet mit verschiedenen Messsystemen - hauptsächlich Radio- und Lasermessungen zu Satelliten, GPS, GLONASS und VLBI - die auf eine größere Zahl von geologisch besonders stabil vermarkten Vermessungspunkten Bezug nehmen.
Auf globaler Ebene sind heute Genauigkeiten 1 cm und besser erreichbar, was sowohl für die Astronomie als auch Geodäsie und Geodynamik von großer Bedeutung ist. So kann man nun die Bewegungen der Plattentektonik direkt nachweisen und die "Geschwindigkeiten" der einzelnen Kontinentalplatten auf mm/Jahr modellieren. Auch sonstige Bewegungen des Erdkörpers (Erdgezeiten etc..) und die Berechnung seiner Elastizität werden durch solche fundamentale Messstationen ermöglicht.
Die wichtigste Fundamentalstation Mitteleuropas befindet sich im Bayrischen Wald bei Wettzell, einem entlegenen Ortsteil von Bad Kötzting nahe der deutsch-tschechischen Grenze. Betrieben wird sie vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG, Frankfurt am Main) und der Forschungseinrichtung Satellitengeodäsie (FESG) der TU München im Rahmen der Forschungsgruppe Satellitengeodäsie (FGS).
Andere solcher Stationen liegen u.a. in Graz-Lustbühel (Österreich), in Zimmerwald bei Bern, sowie in Frankreich, Tschechien, Polen und Schweden. Nordamerika ist ähnlich dicht "bestückt", auf anderen Kontinenten gibt es jedoch aus Kosten- und Organisationsgründen noch größere Lücken im globalen Netz.
Zugrunde liegt allen diesen Präzisionsmethoden das astronomische Fundamentalsystem, das sich auf 500 Quasare am Rande des sichtbaren Weltalls und etwa 4000 präzise vermessene "Fundamentalsterne" unserer Galaxis stützt. Ihre derzeit aktuellen Koordinaten wurden im Jahr 2000 als FK6 publiziert (Astronomisches Rechen-Institut (ARI) in Heidelberg).
Seine terrestrische Entsprechung - "heruntergeholt" auf den sich darin drehenden "Kreisel Erde" - nennt man ITRS (International Terrestrial Reference System). Zu ihm tragen - neben den kontinentalen Fundamentalstationen - auch zahlreiche permanente GPS-Messstationen bei, sowie einige Sternwarten mit CCD- und anderen Messmethoden.
Von jeder am ITRS beteiligten Station werden nicht nur die Koordinaten in Lage- und Höhe, sondern auch die Komponenten der Geschwindigkeit bestimmt. Sie liegen allerdings nur bei 1-10 cm im Jahr. Alle Stationen zusammen mit ihren jeweils 6 Vektoren bilden eine Art terrestrisches Koordinaten-Verzeichnis, das man ITRF nennt (F für Frame).
Die Beziehung des globalen Referenzsystems zu den Vermessungspunkten der jeweiligen Landesvermessung wird durch Koordinatentransformationen hergestellt. Sie kann entweder 3D erfolgen (siehe 7-Parameter-Transformation) oder getrennt nach Lage (2D und Höhe (siehe Geoid und Höhenmessung).
