注册测绘师考试 - 大地水准面

大地水准面

垂线偏差

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通过平均海平面的、静止的、同时向陆地延伸而形成的封闭面，它是一个重力等位面，是假想面。

其中注意，

• 静止的海平面有很多个
• 平均海平面只有一个

平均海平面，比如我们国家曾经采用过的“黄海高程”，就是利用1950-1956年在青岛验潮站观测的黄海平均海水面作为0点高程，即起算点

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同时，由于地球表面起伏不平和地球内部质量分布不匀，大地水准面是一个略有起伏的不规则面。

地球表面不但高低不平，而且在内部不同的地方，密度还不一样大，那地球的质量分布就是不均匀滴。这就导致，离地心距离相同的地球表面上，重力加速度是不相等的。

像这个样子，可以想象为是一个土豆的表面。

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大地水准面与椭球体

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在下面这张图中，可以看到在海洋部分，静止海平面和大地水准面是重合的，在延伸至大陆的部分，大地水准面就成为一个假想的面。如此，海洋部分和陆地部分共同组成了大地水准面。

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似大地水准面

似大地水准面（quasi-geoid）是正常高的起算面，指从地面点沿正常重力线按正常高相反方向量取到正常高端点所构成的曲面。是前苏联地球物理学家、测量学家莫洛金斯基研究地球形状理论时，为避免大地水准面无法精确确定而引进的辅助面，为一与大地水准面十分接近、在海洋上两者完全重合、而在大陆上有2~4米的微小差异的曲面。由于正高与大地水准面的确定涉及到地球内部密度的假定，在理论上存在着不严密性，莫洛金斯理论作为现代大地测量里程碑，可以应用地面测量数据直接确定地球表面形状而不需要对地球密度作任何假设。

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高程系统中的不同高

• 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。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

这3高之间的关系，如下：

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)

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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

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。
换句话说，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。

GPS采用的是WGS1984椭球体，其量测高程为目标地物距离WGS84椭球体表面的法线距离。而我国地形图上的高程，标定的是目标地物距离大地水准面的铅锤距离

因此，同一个位置，GPS测量结果和地形图表示的高程数值可能是不一致的。

大地球体

它是由大地水准面包围而成的不规则球体。

参考

• 正常高-大地高
• 为什么大地水准面不是平滑的？
• 到底啥是大地水准面
• 干货！如何区分：大地水准面、似大地水准面、参考椭球面