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2.3 高程系统图2.1 高程系统（1）大地高高程系统以参考椭球面为高程基准面的高程系统称为大地高高程系统。
GPS 测量所求得的高程是相对于WGS —84椭球而言的，即GPS 高程是大地高，记为H GPS 。
H GPS 仅具有几何意义而缺乏物理意义，因此，它在一般的工程测量中不能直接应用。
（2）正高高程系统正高高程系统是以大地水准面为高程基准面，地面上任意一点的正高高程是该点沿垂线方向至大地水准面的距离。
如图2.1，A 点的正高为：gdh g dH H OBA A mCA A ⎰=⎰=1正 （2-3-1） 式中：A m g 为A 点铅垂线上AC 线段间的重力平均值；dh 和ｇ分别为沿ＯB Ａ路线所测得的水准高差和重力值。
由于A m g 并不能精确测定，也不能由公式推导出来，所以，严格说来，地面点的正高高程不能精确求得。
通常采用近似方法求正高的近似值，A 点的近似正高计算公式为： dh H OBA Am A γγ⎰=1近 （2-3-2）式中：γ表示正常重力值。
正常重力值并不顾及地球内部质量密度分布的不规则现象，因此，它仅随纬度的不同而变化，计算公式为：)2cos 1(45⋅⋅⋅+-=ϕαγγ （2-3-3）式中： 45γ为纬度45︒ 处的正常重力值，ϕ为某点的纬度，α为常数，0026.0≈α。
由于地球内部质量分布并不是均匀的，因此，正常重力值γ与实测重力值g 并不相同，在某些地区（如我国西部高山地区）差异很大，因此，近似正高在这些地区会受到较大的歪曲。
（3）正常高高程系统以似大地水准面为基准面的高程系统称为正常高高程系统。
正常高高程计算公式为： gdh H OBA Am A ⎰=γ1常 （2-3-4）由上式与式（2-3-1）比较可知，正高高程无法精确求得，但正常高高程可以精确求得。
在式（2-3-4）中，g 可由重力测量结果求得，dh 可由水准测量的结果求得，而 A m γ可由正常重力公式计算求得。
简答题：1、何谓大地高、正高及正常高？大地高H：地面点沿法线到椭球面的铅垂距离。
正高：地面点沿实际重力线到大地水准面的距离。
正常高：地面点沿正常重力线到似大地水准面的距离。
2、何谓高斯投影？有什么特点？高斯投影是设想用一个平面卷成一个空心椭圆柱，把它横着套在地球椭球外面，使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并且通过球心，使地球椭球上某六度带的中央子午线与椭圆柱面相切，在椭球面上的图形与椭圆柱面上的图形操持等角的条件下，将整个六度带投影到椭圆柱面上。
然后将椭圆柱沿着通过南北极的母线切开并展成平面，便得到六度带在平面上的影象。
特点：投影后角度不变长度变形呈固定性，且离中央子午线越远变形越大3、高斯投影平面直角坐标系与数学直角坐标系的区别？1）纵、横坐标轴不同2）表示直线方位角的定义不同3）坐标象限不同4）坐标原点的选取不同联系：数学上的三角和解析几何公式应用相同4、高斯平面直角坐标系的建立？高斯投影后，中央子午线展开后是一条直线，以此直线作为纵轴，即x轴；赤道是一条与中央子午线相垂直的直线，将它作为横轴，即y轴；两直线的交点作为原点，则组成高斯平面直角坐标系统。
5、何谓大地水准面？1985年国家高程基准采用何种水准面？大地水准面是一个与平均海水面相吻合的水准面，它最接近地球真实形态和大小，是测量的基准面，是一个不规则的曲面。
观测黄海19年观测数据的平均海水面。
6、水平角测量中为何要配置度盘？消除或减弱度盘刻划误差的影响，各测回间应根据测回数n，按180/n变换水平度盘位置。
7、偶然误差有什么特性？权与中误差有什么关系？（1）在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限度，即偶然误差是有界的；（2）绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会大；（3）绝对值相等的正、负误差出现的机会相等；（4）在相同的条件下，对同一量进行重复观测，偶然误差的算术平均值随着观测次数的无限增加而趋于零。
权与中误差成反比。
8、何谓系统误差？有什么特性？在测量工作中可否消除系统误差的影响？定义：在相同的观测条件下，对某量进行的一系列的观测，若误差在符号、大小上表现出系统性，即观测过程中按一定规律变化或保持为常数，这种误差称为系统误差。
大地高与正常高的数学模型
大地高和正常高是地球上两种不同的高度测量方式，它们分别用于测量地球表面上不同的高程。
大地高是基于地球椭球体的形状和重力场测量的，而正常高则是相对于平均海平面的高度测量。
为了建立大地高和正常高之间的数学模型，需要先了解两种高度的基本概念和测量方法。
大地高是通过测量地球表面上某一点到参考椭球体的距离来确定的，而正常高则是通过测量某一点相对于平均海平面的高度来确定的。
为了建立数学模型，需要考虑地球椭球体的形状和重力场对大地高的影响以及海洋和大气的影响对正常高的影响。
对于大地高，可以使用椭球体几何学和重力学的原理建立数学模型，通过计算地球表面上任意一点到椭球体的距离来确定大地高。
而对于正常高，则需要考虑海洋和大气的变化以及重力场的变化对其的影响，可以使用地球物理学和地球测量学的原理建立数学模型，通过测量某一点相对于平均海平面的高度来确定正常高。
建立大地高和正常高之间的数学模型可以帮助我们更准确地测量和描述地球表面的高程，同时也有助于我们更好地理解地球的形态和物理特性。
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正高,正常高,大地高的定义稿子一
嗨，亲爱的朋友！今天咱们来聊聊正高、正常高和大地高到底是啥。
先说正高哈，这正高呢，就是从大地水准面起算的高度。
啥是大地水准面？你就想象是海洋静止的时候那个表面，然后一直延伸到陆地，把地球包起来的那个面。
正高就是从这个面往上量的高度，就好像你站在一个超级平的大地上，往上数你到某个点的距离。
再来说正常高，这个有点特别哦！它是从似大地水准面起算的高度。
似大地水准面呢，是个和大地水准面很像，但又不完全一样的面。
正常高在实际测量中用得可多啦，因为它更方便，也更接近咱们实际需要。
总之呢，这三个高度各有各的用处，都是为了让我们更清楚地了解地球的形状和高度情况。
怎么样，是不是有点意思啦？
稿子二
亲，今天来给你讲讲正高、正常高和大地高哟！
正高，听着是不是有点陌生？其实啊，它就像是一把尺子，从大地水准面开始往上量。
你就把大地水准面想象成一个超级大的平的水面，一直铺开，正高就是从这个水面开始，到你关心的那个点的垂直距离。
正常高呢，它是从似大地水准面出发去测量的。
这个似大地水准面呀，就像是大地水准面的“双胞胎兄弟”，但又有点不一样。
正常高在咱们平常的测量工作里经常出现，用处可大啦。
所以呀，正高、正常高、大地高，虽然名字有点绕，但它们都在帮我们更好地认识这个大大的地球，是不是很神奇呢？
好啦，今天就聊到这儿，希望你对它们有了一点点了解哟！。
大地测量学基础一、填空题：1、时间的计量包括时间原点和度量单位（尺度）两个元素。
坐标的计量包括坐标原点、坐标轴的指向和坐标的尺度三个元素。
2、测量外业工作的基准线是铅垂线，基准面是大地水准面。
在椭球面上进行大地测量计算的基准线是法线，基准面是椭球面。
3、经纬仪十字丝分划板上丝和下丝的作用是测量视距。
4、衡量精度的指标有中误差、极限误差、或然误差、平均误差、相对误差。
5、过椭球面上一点P 的垂线与赤道面的夹角称为大地纬度，椭球面上一点P 与椭球中心的连线与赤道面的夹角称为地心纬度，在过椭球面上一点P 的子午面上，以椭圆中心O 为圆心,以椭球长半径a 为半径做辅助圆，反向延长过P 点并与x 轴垂直的垂线，与辅助圆交于P 1点，则P 1与椭球中心的连线与赤道面的夹角称为归化纬度，符号q= BBN B M 0cos d 表示等量纬度。
6、某直线的方位角为123°20’，该直线的反方位角为303°20’。
已知P 1点坐标（-2，-2），P 2点坐标（-4，-4），则P 1P 2的方位角为225°，P 2P 1的方位角为45°。
【注释】在同一高斯平面直角坐标系内一条直线的正、反坐标方位角相差180°，即：α12=α21±180°。
（详见数字测图课本23页）7、水准路线按布设形式分为闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。
8、高斯投影属于横轴椭圆柱等角投影，保证了投影的角度不变性，图形的相似性，以及在某点方向上的长度比的同一性。
在高斯平面直角坐标系中，中央子午线的投影为坐标x 轴。
9、旋转椭球的形状和大小是由子午椭圆的5个基本几何参数来决定的，他们分别是长半轴a 、短半轴b 、扁率、第一偏心率、第二偏心率。
两个互相垂直的法截弧的曲率半径，在微分几何中统称为主曲率半径，它们是指子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径，椭球面上任意一点的平均曲率半径R 等于该点的子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径的几何平均值。
大地高与正常高的转换1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下所示：概述部分旨在介绍本文的主题和内容，即大地高与正常高的转换。
在地理测量学中，大地高和正常高是两个重要的概念，对于地面高度的测量与计算具有重要意义。
在本文中，我们将首先通过对大地高和正常高的定义与测量方法进行详细介绍，使读者对这两个概念有一个清晰的了解。
大地高是指相对于地球参考椭球体而言的地面高度，而正常高则是指相对于一个确定的重力场而言的地面高度。
随后，我们将讨论大地高与正常高之间的关系。
由于地球的引力场并不完全均匀，所以大地高与正常高之间存在一定的差异。
了解这种关系对于地理测量学的精确度与准确性至关重要。
最后，本文将介绍一些转换大地高与正常高的方法。
这些方法可根据所处的地理区域和所需的精度级别来确定。
了解这些转换方法能够帮助我们在地理信息系统（GIS）和其他相关应用中更好地处理地面高度数据。
通过阅读本文，读者将能够对大地高与正常高的概念有一个全面的了解，并且掌握转换这两者之间的方法。
这将为地理测量学和地理信息系统领域的从业人员提供重要的参考和指导。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以以以下方式进行编写：在本文中，将按照以下结构来讨论大地高与正常高的转换问题。
首先，在引言部分对本文的概述进行简要介绍。
然后，给出文章的整体结构，以指导读者了解本文的组织方式和内容安排。
最后，阐明本文的目的，即探讨大地高与正常高之间的关系，并提供一些转换方法。
接下来，正文部分将分为两个主要部分：大地高的定义与测量方法，正常高的定义与测量方法。
对这两个概念将进行详细讲解，包括它们的定义、相关测量方法和相关领域的应用。
通过比较和对照这两个概念的不同特点和测量方式，我们可以更好地理解它们之间的关系。
最后，在结论部分，将综合前文的讨论，对大地高与正常高之间的关系进行总结，并提供一些转换大地高与正常高的方法。
这部分将揭示两者之间的联系和转换的重要性，同时也会提供一些建议和技巧，以帮助读者在实际应用中进行转换。
大地高和正常高的符号
在数学中，大地高和正常高是两个常用的符号，用于表示地球的高度或物体的高度。
大地高通常用符号"H"表示，它是相对于地球椭球体的参考椭球面的高度。
正常高则用符号"h"表示，它是相对于椭球体的平均海平面的高度。
大地高和正常高在地理测量、地质勘探、建筑工程等领域中非常重要。
通过测量物体的高度，可以了解地球表面的地形，进行地图绘制、工程设计等工作。
大地高是指从地球的参考椭球面到物体顶部的垂直距离。
它的计算需要考虑地球椭球体的形状、重力场的变化以及地球自转引起的离心力等因素。
测量大地高需要使用全球定位系统（GPS）和地形测量仪器等专业设备。
正常高是指相对于地球平均海平面的高度。
它是以全球海洋水平面的平均高度作为参考，不考虑地球表面的地形和重力场的变化。
正常高的计算是通过全球海洋观测站点进行的，用于统一测量数据和建立地理坐标系统。
大地高和正常高之间的差异通常很小，在平坦地区可以忽略不计。
然而，在山区、高原或海拔较高的地方，地球表面的地形和重力场的变化会导致大地高和正常高之间存在显著差异。
对于地球科学研究和地理信息系统应用来说，大地高和正常高的准确测量非常重要。
它们不仅可以用于地形表达和地图绘制，还可以用于测量天文观测站点的高度、计算水位的变化以及预测海平面上升对陆地的影响等。
总结起来，大地高和正常高是用于表示地球表面高度的符号，它们在地理测量、地质勘探、建筑工程等领域起着重要作用。
了解它们的定义和测量方法对于正确理解地球高度和进行相关研究是至关重要的。
简答题：1、1954年北京坐标系、2000国家大地坐标系、ITRF坐标框、WGS-84坐标系的定义，以及他们的区别和联系。
P22—P26定义：北京54坐标系(BJZ54)，北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。
CGCS2000是右手地固直角坐标系。
原点在地心，Z轴为国际地球旋转局（IERS）参考级（IRP）方向，X轴为IERS的参考子午面（IRM）与垂直于Z轴的赤道面的交线，Y轴与Z轴和X轴构成右手正交坐标系。
参考椭球采用2000参考椭球。
ITRF框架实质上也是一种地固坐标系，其原点在地球体系（含海洋和大气圈）的质心，以WGS-84椭球为参考椭球。
WGS-84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系.坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向,X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。
对应于WGS—84大地坐标系有WGS—84椭球。
区别：1.北京54，CGCS2000，WGS84,ITRF坐标都是是大地坐标，也就是我们通常所说的经纬度坐标，但是它们基于的椭球体不同。
2.1954年北京坐标系是采用常规的大地测量技术建立的二维参心坐标系。
2000国家大地坐标系是三维地心坐标系统。
国际地球参考框架ITRF是一个地心参考框架。
WGS-84坐标系原点是地球的质心，它是一个地心地固坐标系。
联系：坐标系统之间的转换包括不同参心大地坐标系统之间的转换、参心大地坐标系与地心大地坐标系之间的转换以及大地坐标与高斯平面坐标之间的转换等。
所以1954年北京坐标系、2000国家大地坐标系、WGS-84坐标系之间是可以相互转换的。
2、为什么说确定整周模糊度是载波相位测量中的重要问题？确定整周模糊度有哪些方法？P63—P64原因：整周模糊度（ambiguity of whole cycles）又称整周未知数，是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。
第九章 GPS高程测量华中科技大学水电学院仿真中心 主讲：付必涛Global Positioning System第九章 GPS高程测量第九章 GPS高程测量Global Positioning System高程系统第九章 GPS高程测量地面点高程：地面点沿铅垂线到某一高程基准面的 距离。
在测量中常用的高程有大地高（Geodetic height）、 正高（Orthometric height ）和正常高（Normal height ）。
Global Positioning System第九章 GPS高程测量GPS测量的高程是以WGS-84参考椭球面为高程基准 的大地高。
由于我国高程系统是正常高系统，所以GPS测量的 高程数据必须转换到正常高系统中，才能正常使用。
学习GPS高程测量，就必须了解各个高程系统的概 念及其转换关系。
Global Positioning System高程系统的一般概念第九章 GPS高程测量大地高：地面点沿铅垂线到参考椭球体面的距离。
正高：地面点沿铅垂线到大地水准面的距离。
正常高：地面点沿铅垂线到似大地水准面的距离。
我们通常所说的海拔高程是指正常高。
Global Positioning System参考椭球面第九章 GPS高程测量以椭圆的短轴为旋转轴的椭球面，来代替地球的 形状称之为地球参考椭球面，它是建立空间大地 坐标的重要参数。
空间大地坐标的原点位于参考 椭球的中心点，空间大地坐标的投影面参考就是 椭球面。
*Earth’s center Earth’s center Global Positioning System大地高（Geodetic height）第九章 GPS高程测量GPS测量的高程是以WGS-84参考椭球面为高程基 准的大地高。
WGS-84椭球参数：a = 6378137 m f = 1 / 298.257223563Global Positioning System大地水准面第九章 GPS高程测量为了建立高程系统，人们定义了一个在整体上非常 接近地球自然表面的水准面。
高程height定义：地面点到高度起算面的垂直距离。
所属学科：测绘学（一级学科）；大地测量学（二级学科）定义高程（标高）【elevation】指的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离，称绝对高程。
简称高程。
某点沿铅垂线方向到某假定水准基面的距离，称假定高程。
测定办法“高程”是测绘用词，通俗的理解，高程其实就是海拔高度。
在测量学中，高程的定义是某地表点在地球引力方向上的高度，也就是重心所在地球引力线的高度。
因此，地球表面上每个点高程的方向都是不同的。
“高程”是确定地面点位置的一个要素。
高程测量的方法有水准测量和三角高程测量，水准测量是精密测定高程的主要方法。
水准测量是利用能提供水平视线的仪器(水准仪)，测定地面点间的高差，推算高程的一种方法。
分类世界各国采用的高程系统主要有两类：正高系统和正常高系统，其所对应的高程名称分别为海拔高和近似海拔高，统称为高程。
正常高系统和正高系统是有区别的，主要是由于重力场的影响不同，重力线就会产生一些偏移。
我国规定采用的高程系统是正常高系统。
如果不是进行科学研究，只是一般使用，正常高系统结果在国内也可以称为海拔高度。
过去我国采用青岛验潮站1950-1956年观测成果求得的黄海平均海水面作为高程的零点，称为“1956年黄海高程系”。
后经复查，发现该高程系验潮资料过短，准确性较差，改用青岛验潮站1950-1979年的观测资料重新推算，并命名为“1985年国家高程基准”。
国家水准点设于青岛市观象山，作为我国高程测量的依据。
它的高程是以“1985年国家高程基准”所定的平均海水面为零点测算而得，废止了原来“1956年黄海高程系”的高程。
2005年，中国对珠穆朗玛峰的高程的重新测定，耗时近半年。
2005年九月公布的测量结果是：珠穆朗玛峰高程为8844.43米。
10月9日，国家测绘局正式宣布，珠穆朗玛峰新高度为8844.43米。
之前沿用多年的8848.13米今后不再使用。
珠峰测高的主要方法是两种：第一种方法是传统的经典测量方法，就是以三角高程测量方法为基础，配合水准测量、三角测量、导线测量等方式，获得的数据进行重力、大气等多方面的改正计算，最终得到珠峰高程的有效数据。
第二种方法是GPS卫星大地测量法，这种方法首先要建立一个能与地球形状最大程度契合的参考椭球，通过卫星用GPS仪器获得珠峰相对于这个地球参考椭球的准确的三维坐标，然后，只要我们确定了参考椭球与真实地球在珠峰最高点上的高程差，就能够得到珠峰准确的高程。
2007年四月，中国国家测绘局和建设部联合公布了中国19座名山修正后的高程数据：泰山１５３２.７米，华山２１５４.９米，衡山１３００.２米，恒山２０１６.１米，嵩山１４９１.７米，五台山３０６１.１米，云台山６２４.４米，普陀山２８６.３米，雁汤山１１０８.０米，黄山１８６４.８米，九华山１３４４.４米，庐山１４７３.４米，井冈山１５９７.６米，三清山１８１９.９米，龙虎山２４７.４米，崂山１１３２.７米，武当山１６１２.１米，青城山１２６０.０米，峨眉山３０７９.３米。
大地水准面 geoid由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。
它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。
大地水准面是指与全球平均海平面（或静止海水面）相重合的水准面。
大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。
大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距--大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。
似大地水准面 quasi-geoid从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。
似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。
它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。
但在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。
建立一个高精度、三维、动态、多功能的国家空间坐标基准框架、国家高程基准框架、国家重力基准框架，以及由GPS、水准、重力等综合技术精化的高精度、高分辨率似大地水准面。
该框架工程的建成，将为基础测绘、数字中国地理空间基础框架、区域沉降监测、环境预报与防灾减灾、国防建设、海洋科学、气象预报、地学研究、交通、水利、电力等多学科研究与应用提供必要的测绘服务，具有重大的科学意义。
精化大地水准面对于测绘工作有重要意义：首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。
其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。
再次，在现今GPS定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务，以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以及相关地学研究的需要。
近年来，我国经济发达地区及中、小城市，在地形图测绘方面，对厘米级似大地水准面的需求十分迫切。
高精度的似大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，可以改变传统高程测量作业模式，满足1：1万、1：5000甚至更大比例尺测图的迫切需要，加快数字中国、数字区域、数字城市等的建设，不但节约大量人力物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。
大地高等于正常高与高程异常之和，GPS测定的是大地高，要求解正常高必须先知道高程异常。
在局部GPS网中巳知一些点的高程异常（它由GPS水准算得），考虑地球重力场模型，利用多面函数拟合法求定其它点的高程异常和正常高。
参考椭球面 surface of reference ellipsoid处理大地测量成果而采用的与地球大小、形状接近并进行定位的椭球体表面。
参考椭球面是测量、计算的基准面。
地球体从整体上看，十分接近于一个规则的旋转椭球体。
地球椭球由三个椭球元素：长半轴，短半轴和扁率表示。
形状、大小一定且已经与大地体作了最佳拟合的地球椭球称为参考椭球。
我国的最佳拟合点，也称为大地原点，位于陕西省西安市泾阳县永乐镇。
各国为处理大地测量的成果，往往根据本国及其他国家的天文，大地，重力测量结果采用适合本国的椭球参数并将其定位。
我国在成立之前采用海福特椭球参数，新中国成立之初采用克拉索夫斯基椭球参数（其大地原点在前苏联，对我国密合不好，越往南方误差越大）。
目前采用的是1975年国际大地测量学与物理学联合会（IUGG）推荐的椭球，在我国称为“1980年国家大地坐标系”。
坐标原点即是前面提到的“陕西省咸阳市泾阳县永乐镇”。
2008年7月1日我国启动了2000国家大地坐标系，计划用8~10年完成现行国家大地坐标系到2000国家大地坐标系的过渡与转换工作。
大地水准面geoid大地水准面包围的球体称为大地球体。
大地球体的长半轴为6378.245公里，短半轴为6356.863公里。
从大地水准面起算的陆地高度，称为绝对高度或海拔。
意义大地水准面是大地测量基准之一，确定大地水准面是国家基础测绘中的一项重要工程。
它将几何大地测量与物理大地测量科学地结合起来，使人们在确定空间几何位置的同时，还能获得海拔高度和地球引力场关系等重要信息。
大地水准面的形状反映了地球内部物质结构、密度和分布等信息，对海洋学、地震学、地球物理学、地质勘探、石油勘探等相关地球科学领域研究和应用具有重要作用。
大地水准面是测绘工作中假想的包围全球的平静海洋面，与全球多年平均海水面重合，形状接近一个旋转椭球体，是地面高程的起算面。
一个假想的、与静止海水面相重合的重力等位面，以及这个面向大陆底部的延伸面。
它是高程测量中正高系统的起算面。
大地水准面同平均地球椭球面或参考椭球面之间的距离（沿着椭球面的法线）都称为大地水准面差距。
前者是绝对的，也是唯一的；后者则是相对的，随所采用的参考椭球面不同而异。
绝对大地水准面差距[1]大地水准面到平均地球椭球面间的距离。
它的数值最大在±100米左右。
绝对大地水准面差距可以利用全球重力异常按斯托克斯积分公式进行数值积分算得（见地球形状），也可以利用地球重力场模型的位系数按计算点坐标进行求和算得。
原则上可以选取其中任一公式。
前者虽然精度较高，但运算复杂；后者由于不能按无穷级数计算，精度受到限制，但运算方便。
因此，在实践中总是根据不同的要求，采用其中的一种或综合两者优点采用一个混合公式计算。
绝对大地水准面差距除了用上述方法确定之外，还可以利用卫星测高仪方法确定（见卫星大地测量学）。
相对大地水准面差距大地水准面到某一参考椭球的距离。
因为参考椭球的大小、形状及在地球内部的位置不是唯一的，所以相对大地水准面差距具有相对意义。
每一点的相对大地水准面差距,可以由大地原点开始,按天文水准或天文重力水准的方法计算出各点之间相对大地水准面差距之差，然后逐段递推出来。
天文水准一种只采用天文大地测量数据来计算相对大地水准面差距的方法。
由于AB方向上的相对垂线偏差分量θ是表示大地水准面在AB方向上的倾斜（图2）。
显然，只要相对垂线偏差分量在A、B之间成线性变化，那么将A、B两点上的相对垂线偏差θ的平均值乘以两点之间的距离S,就可以求得两点的大地水准面差距之差。
因为两点间的相对垂线偏差只有在短距离内才呈线性变化，所以天文水准要求有很密的天文点，在山区更是如此。
天文重力水准一种综合利用天文大地测量和重力测量数据计算相对大地水准面差距的方法。
它是在两已知天文大地点A、B相距较远(例如几十公里到百余公里)的情况下，利用此两点周围一定区域内的大地水准面上的重力异常数据，去改正天文水准中相对垂线偏差不成线性变化的影响。
用公式表示为：式中ΔNg是用重力异常计算的重力改正项。
这样在计算相对大地水准面差距之差时，只要很稀疏的天文点就可以进行,因此可以只利用国家大地网中已有的天文点,减少了天文测量的工作量，而代之以一定范围内的重力测量工作。
1937年，M.C.莫洛坚斯基曾提出用椭圆双曲坐标系模板按点的重力异常计算天文重力水准中的重力改正项ΔNg。
1958年，中国大地测量学者方俊提出用直角坐标系按平均重力异常计算这一重力改正项的模板。
目前此项工作采用电子计算机进行计算。
从1958年开始，中国沿一等三角锁布设了天文水准和天文重力水准线路，组成了几个闭合环。
为了避免误差积累，将它分为一等（高精度）和二等（低精度）两个等级。
这样，从中国大地原点开始，沿天文水准和天文重力水准线路递推到最远点的高程异常误差将不超过±3米，以此满足天文大地网归算起始边长的要求。
水准原点 leveling origin定义：高程起算的基准点。
所属学科：测绘学（一级学科）；测绘学总类（二级学科）用作国家高程控制网起算的水准测量基准点。
