大地水准面试(大地水准面、似大地水准面、参考椭球面)

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大地水准面

大地水准面（Geoid）是一个假想的由地球自由静止的海水平面，扩展延伸而形成的闭合曲面。但是由于重力分布的不同，大地水准面和完美椭球体有一定出入。

大地水准面通常是被认为是地球真实轮廓，它所包围的形体称为大地体。因为大地体的形状和大小非常接近自然地球的形状和大小，并且位置比较稳定，因此，在大范围的区域内，一般选取大地水准面作为外业测量成果的共同基准面。

似大地水准面

严格来说，似大地水准面并不是水准面，但是接近于水准面，只是用于计算的辅助面。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，即为似大地水准面，它与大地水准面并不完全吻合。

由数学模型精确确定的与大地水准面最拟合的面是地球椭球的参考椭球面，似大地水准面到参考椭球面的距离为高程异常。

对于地面一点来说，该点到参考椭球面的距离为大地高，到大地水准面的距离为正高，到似大地水准面的距离为正常高。

大地高=正常高+高程异常

大地高=正高+大地水准面差距

参考椭球面

参考椭球面是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。具体一点说就是因为大地水准面无法用做内业计算的基准面（不规则，无法用常规数学公式表示）。但是其大体形状接近于椭球，所以人们为了解决投影计算问题，就建立起十分接近于大地水准面的椭球，并且能用数学方程表示的椭球面作为投影的基准面，这个基准面就称为参考椭球面。

为了让大家更加深刻的理解这三种基准的知识，我们来为大家科普几个熟悉的测绘名词。

正高：以大地水准面为基准面的高程系统。即地面点到大地水准面的铅垂距离。又称为绝对高程或者海拔，简称高程。

正常高：是以似大地水准面为基准的高程系统。地面点沿铅垂线到似大地水准面的距离称为正常高，以似大地水准面定义的高程系统成为正常高系统。我国目前采用的法定高程系统就是正常高系统。例如85高程（1985黄海高程）。

大地高：是以参考椭球面为基准面的高程系统，也称椭球高。例如我们RTK测出来的高程就是大地高。

我们看一下正高、正常高、大地高这三者的关系，也就能从侧面反映出三种基准面的关系。

首先是大地高（参考椭球面）与正高（大地水准面）

大地高H=正高H+N，N为大地水准面与参考椭球面之间的高程差，称为大地水准面差距。

大地高（参考椭球面）与正常高（似大地水准面）

大地高H=正常高H+ξ，ξ为似大地水准面和参考椭球面之间的高程差，称为高程异常。

通过这些关系，三者之间可以互相换算，但是，因为正高的计算受地球重力的影响，无法精确获取，所以严格的说，大地高只能通过正常高求得。

所以可以总结，因为正高无法精确获得，可以说大地水准面是一个理想化的模型，无法在现实世界中精确表达。而正常高（似大地水准面）可以精确获得。