高程基准

世界各国采用的国家高程系统为正高系统或正常高系统。正高系统以大地水准面为参考基准面，地面一点的正高高程，为该点沿铅垂线至大地水准面的距离，大地水准面理论上是与全球平均海面最接近的重力等位面；正常高系统以似大地水准面为参考基准面，地面一点的正常高高程，为该点沿正常重力线到参考椭球的距离为对应地面点高程异常形成的曲面（地面点的高程异常，等于该点的重力扰动位除以沿正常重力线到似大地水准面之间的平均正常重力。）在海洋区域，似大地水准面与大地水准面重合；在平原或丘陵地区，似大地水准面与大地水准面近似；在山区，两者之差随地形海拔高程增大，可达米级。 

各国或地区都是以各自的验潮平均海面做高程基准面定义采用的高程系统，而非理论上的全球大地水准面或似大地水准面。中国采用正常高系统，以青岛大港验潮站确定的黄海平均海面为高程基准面。利用精密水准测量验潮平均海面与青岛市观象山国家水准原点的高程，作为国家水准网水准测量的起算基准点。1957年采用青岛大港验潮站1950～1956年验潮记录确定的1956年黄海平均海面，作为国家高程基准的基准面，称为1956年国家高程基准。基于1956年国家高程基准，1976年中国完成了第一期水准网的观测，包括约6万千米一等水准路线和1.3万千米二等水准路线。1987年利用青岛验潮站记录的长达28年的黄海平均海面，作为1985国家高程基准，同时测定了国家水准原点的高程为72.2604米。基于1985国家高程基准，1999年完成了第二期国家一、二等水准网更高精度的复测和全部内外业工作，成为中国基于传统水准测量技术的高程基准框架。 

由于卫星重力探测技术的发展，特别是卫星测高反演的高分辨率全球海洋重力数据，20世纪末美国研发的360阶次30′×30′分辨率重力位模型，被国际上广泛采用作为精化高阶局部重力场和大地水准面的参考场。21世纪初美国和欧盟成功实施了新一代卫星重力探测任务（CHAMP、GRACE和GOCE卫星），卫星重力数据联合全球地面重力数据，美国主持研发了超高阶（2160阶次，5′×5′分辨率）重力场模型EGM08。包括中国在内的许多国家以EGM08为参考场，利用本国5′×5′地面重力数据，研制5′×5′（或更高分辨率）重力（似）大地水准面数值格网模型，称为数字高程基准，实现了基于大地测量定位提供的大地高联合（似）大地水准面数值模型直接确定测点的海拔高（正高或正常高），即全球导航卫星系统（GNSS）代替水准，精度已达到厘米级或更优，GNSS代替水准直接测量海拔高有望逐步代替水准测量。