正常高

大地水準面是最接近地球整體形狀的重力位水準面，也是正高系統的高程基準面。由於正高與大地水準面的確定涉及到地球內部密度的假定，在理論上存在着不嚴密性，莫洛金斯理論作為現代大地測量里程碑，可以應用地面測量數據直接確定地球表面形狀而不需要對地球密度作任何假設，在這一理論體系中所構建的正常高系統，習慣上將所謂的似大地水準面稱為該系統的高程起算面。然而，似大地水準面只是通過一定的數學關係對應於地面的一個幾何曲面，它既不是具有物理意義的水準面，也不是對於所有空間各點都為唯一的高程起算面。

由於正高系統中待定點的重力平均值不能精確求出，普遍採用待定點的正常重力值替換重力平均值_，這樣由於重力值改變，其效果相當於高程起算面也發生了變化，即不再是大地水準面，而成為似大地水準面。 ^[1]  地面點沿鉛垂線到似大地水準面的距離稱為正常高，以似大地水準面定義的高程系統成為正常高系統。我國目前採用的法定高程系統就是正常高系統。 ^[2] 

斯督克斯理論中引人的大地水準面的概念，至今在高程研究及全球垂直基準的建立中仍然起着重要作用，但不能以此確定地球的真實形狀，因為滿足該理論的條件是在大地水準面之外不存在質量，為了在該面上確定邊界條件—重力異常（混合），就要將地面上測得重力經過歸算，其結果將導致大地水準面的形狀發生扭曲或變形，為避免這樣的弊病，在20世紀四五十年代原蘇聯學者莫洛金斯基從理論上已經證明，只要知道地面點的天文大地經緯度，其間的位（差）及重力，即可確定地球表面及外空的擾動位與重力場，從而為研究真實地球形狀開闢了道路。這裏與之相應的大地重力學微分方程中的混合重力異常是在地球表面，從而避免了因重力歸算帶來的變形或扭曲。莫氏用單層位代替擾動位，在代人基本微分方程後用迭代法進行了求解，並以級數形式表示，其中擾動位的零階項與斯克斯公式在形式上或數值上相同，且推求出擾動位時需要全球重力資料，不過隨着地面和衞星重力資料不斷豐富，該問題已得到基本解決。在過去重力資料不足的情況下，莫氏還提出了天文水準和天文重力水準概念和方法，由此得到的高程異常（似大地水準面高）再加上由水準與重力測量得到的正常高，便可求得地面的大地高，再加上大地經緯度，則地面點三維座標即完全確定。

由高程異常所組成的曲面構成了似大地水準面，它和正常高一樣在莫氏理論中佔重要地位。但該面只是個數學面，在海洋上它與大地水準面吻合。正常高可根據下式確定：

式中，

是0和H間的正常重力的平均值，且可從理論上算得，因此，正常高是可以精確求取的，它是從似大地水準面到地面點的高程，而不像正高是從大地水準面起算，所以該高程缺乏物理意義。

正高是以大地水準面為基準的高程，即地面點到大地水準面的鉛垂距離。又稱為絕對高程或者海拔，簡稱高程。稱“正高”是為與“正常高”相區分：正高以大地水準面為基準，正常高以似大地水準面為基準。