说大地水准面(geoid)之前,首先要来说一下水准面的概念。
水准面是指静止的水面,当液体处于静止状态时,其表面各处必定与重力方向正交,否则液体就要流动。这个液体静止的表面就成为水准面。它是受地球表面重力场影响而形成的、特别的、一个处处与重力方向垂直的连续曲面,也是一个重力场的等位面。通过不同高度的点都有一个水准面,所以水准面有无穷多个。
设想一个静止的海水面扩展到陆地部分,将静止的海水面延伸到大陆下面,且保持其各处表面与铅垂线正交,形成包围整个地球的封闭水准面,就是大地水准面。因地球表面起伏不平和地球内部质量分布不匀,故大地水准面是一个略有起伏的不规则曲面。大地水准面是唯一的。该面包围的形体近似于一个旋转椭球,称为“大地体”,常用来表示地球的物理形状。<