正常高（normal height）是指從一地面點沿過此點的正常重力線到似大地水準面的距離。它是參考橢球沿法線方向到似地表面的距離，為了解決正高系統中重力g不能精確測定而使用平均正常重力代替而得到的一種系統的高程。1954年由蘇聯地理學家莫洛堅斯基提出。與正高相比，正常高可以精確求得，數值不隨水準路線不同而不同。中國國家的高程系統使用的就是正常高系統。
介紹
由于正高系統中待定點的重力平均值gm不能精確求出，普遍采用待定點的正常重力值rm替換gm，這樣由于重力值改變，其效果相當于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。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稱為正常高系統。中國采用的法定高程系統就是正常高系統。正常高的概念是由蘇聯地理學家莫洛堅斯基在1954年提出的，它通過使用平均正常重力值來解決正高系統中重力g的精確測定問題。
發展沿革
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著重要作用，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辟了道路。這里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。莫姓用單層位代替擾動位，在代人基本微分方程后用迭代法進行了求解，并以級數形式表示，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，不過隨著地面和衛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，則地面點三維坐標即完全確定。
計算
在正高系統中，兩點之間的高差的計算方法為：兩點間的勢能差除以待測點兩位能面間沿垂線的重力平均值。由于重力值隨深度變化而變化，且與地球內部質量有關，無法準確測定。因此，正高系統是一個理想化的系統，現實生活中難以實現。正常高系統實在是一個另類。之所以這樣說，是因為這一高程系統的基準面，實在是先有了地面上每個點的正常高測量值，然后再根據這些測量值反推出來的。正常高系統的起算基準面（其實，正常高系統就不應該有起算基準面一說，如果非要給正常高系統一個起算基準面的話）的定義是：從地面上各點，沿垂線向下量取正常高所得到的點所構成的一個曲面。這一正常高系統的起算面稱為似大地水準面。與正高相比，正常高的優勢在于它可以精確求得，其數值不會因水準路線的不同而發生變化。
正高
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。
似大地水準面
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。由于正高與大地水準面的確定涉及到地球內部密度的假定，在理論上存在著不嚴密性，莫洛金斯理論作為現代大地測量學里程碑，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系對應于地面的一個幾何曲面，它既不是具有物理意義的水準面，也不是對于所有空間各點都為唯一的高程起算面。
參考資料 >