[科普中國(guó)]-水準(zhǔn)面

水準(zhǔn)面（Geoid）是指靜止的水面，它是受地球表面重力場(chǎng)影響而形成的、特別的、一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面，也是一個(gè)重力場(chǎng)的等位面。設(shè)想一個(gè)靜止的海水面擴(kuò)展到陸地部分，就成為大地水準(zhǔn)面。

主要內(nèi)容水在靜止時(shí)，表面上的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)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(dòng)而呈靜止?fàn)顟B(tài)，形成一個(gè)重力等位面，這個(gè)面稱為水準(zhǔn)面。水準(zhǔn)面是受地球表面重力場(chǎng)影響而形成的，是一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面，因此是一個(gè)重力場(chǎng)的等位面。設(shè)想一個(gè)靜止的海水面擴(kuò)展到陸地部分。這樣，地球的表面就形成了一個(gè)較地球自然表面規(guī)則而光滑的曲面，這個(gè)曲面被稱為水準(zhǔn)面。1

性質(zhì)水準(zhǔn)面是測(cè)量學(xué)中野外觀測(cè)的基準(zhǔn)面，與之正交的鉛垂線（即重力線）是野外觀測(cè)的基準(zhǔn)線。

因?yàn)樗疁?zhǔn)面是重力場(chǎng)的等位面，因此其形態(tài)必然受重力場(chǎng)分布的控制。重力場(chǎng)分布既受地球內(nèi)部物質(zhì)密度場(chǎng)分布及地球自轉(zhuǎn)的影響，同時(shí)還受地外因素的影響主要是月球和太陽。由于受月球和太陽的影響，水準(zhǔn)面會(huì)發(fā)生周期性變化。潮汐是其顯著的體現(xiàn)現(xiàn)象。1

確定過程確定大地水準(zhǔn)面的形狀可分兩步進(jìn)行：第一步是確定地球的基本形狀，第二步是確定大地水準(zhǔn)面與基本形狀或參考橢球面的偏差，即大地水準(zhǔn)面的高度N——高程異常。斯托克斯首先證明：大地水準(zhǔn)面與參考橢球面的偏差可以由重力的分布計(jì)算出來。1

區(qū)別大地水準(zhǔn)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(zhǔn)面與參考橢球面差異的分布是不均勻的，最大的差異可達(dá) 117 m，它與地球表面地形以及地下物質(zhì)分布有關(guān)。由于大多數(shù)地區(qū)大地水準(zhǔn)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(shí)，天文緯度近似等于地理緯度。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

屈明 - 副研究員 - 西南大學(xué)