水準面

水準面（Geoid）是指靜止的水面，它是受地球表面重力場影響而形成的、特別的、一個處處與重力方向垂直的連續曲面，也是一個重力場的等位面。構想一個靜止的海水面擴展到陸地部分，就成為大地水準面。

基本介紹

• 中文名：水準面
• 外文名：Geoid
• 套用學科：測量學
• 適用領域範圍：地理學
• 影響因素：受地球表面重力場影響
• 特點：處處與重力方向垂直
• 性質：重力場的等位面

主要內容

水在靜止時，表面上的每一個質點都受到重力的作用，在重力位相同的情況下，這下水分子便不流動而呈靜止狀態，形成一個重力等位面，這個面稱為水準面。水準面是受地球表面重力場影響而形成的，是一個處處與重力方向垂直的連續曲面，因此是一個重力場的等位面。構想一個靜止的海水面擴展到陸地部分。這樣，地球的表面就形成了一個較地球自然表面規則而光滑的曲面，這個曲面被稱為水準面。

水準面

性質

水準面是測量學中野外觀測的基準面，與之正交的鉛垂線（即重力線）是野外觀測的基準線。

地球重力場分布

因為水準面是重力場的等位面，因此其形態必然受重力場分布的控制。重力場分布既受地球內部物質密度場分布及地球自轉的影響，同時還受地外因素的影響主要是月球和太陽。由於受月球和太陽的影響，水準面會發生周期性變化。潮汐是其顯著的體現現象。

確定過程

確定大地水準面的形狀可分兩步進行：第一步是確定地球的基本形狀，第二步是確定大地水準面與基本形狀或參考橢球面的偏差，即大地水準面的高度N——高程異常。斯托克斯首先證明：大地水準面與參考橢球面的偏差可以由重力的分布計算出來。

區別

大地水準面與參考橢球面的差異，反映在法線方向上的差異稱為垂線偏差，反映在垂向距離的差異稱為高程異常。大地水準面與參考橢球面差異的分布是不均勻的，最大的差異可達 117 m，它與地球表面地形以及地下物質分布有關。由於大多數地區大地水準面與參考橢球面差異不大，因此在很多情況下，可將兩者視為相同，這時，天文緯度近似等於地理緯度。