avid Hilbert和Stephan Cohn-Vossen的着作《几何与想象》 一书中，统一描述了球面的11种性质，并讨论了这些性质是否仅仅存在于确定球面之中。一些性质对于平面来说也是成立的，因为平面可以视作半径无限大的球面。这些性质为：（详见欧拉角）。因此，存在一个三参数的旋转族，使得每次旋转将球面转换成自身；这个族被称为旋转组SO(3)。该平面是唯一具有三参数变换族的一个曲面（沿原点周围的轴旋转和平移）。圆柱体是唯一具有双参数系列刚性运动的表面，并且旋转表面和螺旋面是具有单参数系列的表面。