geoid height

定義：一個(gè)與靜止的平均海水面密合并延伸到大陸內(nèi)部的封閉的重力等位面。

學(xué)科：測(cè)繪學(xué)_大地測(cè)量學(xué)與導(dǎo)航定位

相關(guān)名詞：參考橢球面 高程 似大地水準(zhǔn)面 地球重力場(chǎng)模型

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

地球是不規(guī)則的球體，其表面凹凸不平，形態(tài)復(fù)雜，不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式來表達(dá)和計(jì)算，也不能直接作為測(cè)量與制圖的基準(zhǔn)面，因此，需要尋求一種與地球自然表面充分接近的規(guī)則曲面，來代替地球自然表面。假想海洋在無風(fēng)、無浪、無潮汐的靜止?fàn)顟B(tài)下穿透大陸，形成處處與鉛垂線相垂直的封閉曲面，這個(gè)曲面被稱為大地水準(zhǔn)面，它是一個(gè)沒有褶皺、沒有校角的連續(xù)封閉曲面。

大地水準(zhǔn)面處處與重力線方向正交，是一個(gè)重力等位面。由于地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻造成重力場(chǎng)的不規(guī)則分布，大地水準(zhǔn)面仍然是一個(gè)不規(guī)則的曲面。在測(cè)量實(shí)施中，大地水準(zhǔn)面是野外作業(yè)的基礎(chǔ)面，也是高程的起算面，但理想的大地水準(zhǔn)面事實(shí)上是不可獲得的，通常以平均海平面或似大地水準(zhǔn)面來代替。似大地水準(zhǔn)面是從地面點(diǎn)沿正常重力線量取正常高所得端點(diǎn)構(gòu)成的封閉曲面。

18世紀(jì)中葉以前，人們單純采用弧度測(cè)量方法測(cè)定地球形狀。1743年，法國的克萊洛認(rèn)為地球的外表面應(yīng)是一個(gè)水準(zhǔn)橢球，即橢球表面上各點(diǎn)的重力位相等。1828年，德國的高斯將大地水準(zhǔn)面定義為與全球平均海面最為接近的重力等位面。1873年，高斯的學(xué)生利斯廷創(chuàng)造出了大地水準(zhǔn)面一詞，用以描述高斯提出的數(shù)學(xué)表面。直到20世紀(jì)中葉，才開始利用重力方法確定大地水準(zhǔn)面，由于當(dāng)時(shí)全球重力數(shù)據(jù)的缺乏，主要依靠天文重力推算，精度為米級(jí)。20世紀(jì)80年代以來，隨著地面重力數(shù)據(jù)增多，衛(wèi)星跟蹤技術(shù)的發(fā)展和衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)的出現(xiàn)，精化全球和區(qū)域大地水準(zhǔn)面工作在世界范圍內(nèi)陸續(xù)開展。

利用地球重力場(chǎng)模型可確定大地水準(zhǔn)面，所以有時(shí)也將重力場(chǎng)模型稱為大地水準(zhǔn)面模型。美國科學(xué)家?guī)炖?966年首次建立了8階地球重力場(chǎng)模型，美國先后研制了JGM、OSU系列模型、360階EGM96模型、2160階EGM2008模型。EGM2008模型空間分辨率為5’×5’，精度約20厘米。我國在20世紀(jì)50至70年代，形成了第一代似大地水準(zhǔn)面CQG60和CQG80，總體精度為3~10米；2000年推出我國首個(gè)陸海統(tǒng)一重力似大地水準(zhǔn)面CQG2000，空間分辨率為5’×5’，精度約0.4米；似大地水準(zhǔn)面CNGG2015的空間分辨率為2’×2’，精度達(dá)9.3厘米。最新的重力似大地水準(zhǔn)面精度有望達(dá)到5厘米，可大大拓展衛(wèi)星定位在精密高程測(cè)量中的應(yīng)用。

（延伸閱讀作者：中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 正高級(jí)工程師、注冊(cè)測(cè)繪師 張冠軍）

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