物理大地测量学

• 国际地球参考系统
• 空间参考系统标识符 (SRID)
• Universal Transverse Mercator (UTM)

物理大地测量学是研究地球引力及其势场（位势）的物理性质，以期在大地测量学中应用的学科。

诸如经纬仪之类的传统大地测量仪器依靠重力场在水平仪的帮助下沿当地铅垂线或当地垂直方向定向其垂直轴。 之后，获得相对于该局部垂直线的垂直角（天顶角或仰角），以及垂直于垂直线的局部地平线平面中的水平角。

水准仪再次用于获取地球表面各点之间的位势差。 这些可以通过转换为公制单位表示为高度差。

重力通常以 m·s−2（米每秒平方）为单位测量。 这也可以表示为（乘以重力常数 G 以更改单位）每千克被吸引质量的牛顿数。

势能表示为重力乘以距离，m2·s−2。 沿强度为 1 m·s−2 的重力矢量方向行进一米将使您的潜力增加 1 m2·s−2。 再次使用 G 作为乘数，单位可以更改为焦耳每千克被吸引的质量。

更方便的单位是 GPU，或位势单位：它等于 10 m2·s−2。 这意味着在垂直方向（即 9.8 m·s−2 环境重力的方向）上行驶一米，大约会使您的潜能改变 1 GPU。 这再次意味着，在 GPU 中，一个点与海平面的位势差可以用作以米为单位的海拔高度的粗略测量。

地球的重力，用 g 表示，是由于重力（来自地球内部的质量分布）和离心力（来自地球的自转）的综合作用而赋予物体的净加速度。它是一个矢量 数量，其方向与铅锤重合，强度或幅度由范数 g = ‖ g ‖ {\displaystyle g=\|{\mathit {\mathbf {g} }}\|} 给出。

在 SI 单位中，该加速度表示为米每秒平方（符号为 m/s2 或 m·s−2）或等效的牛顿每千克（N/kg 或 N·kg−1）。 在地球表面附近，重力加速度约为 9.81 m/s2（32.2 ft/s2），这意味着，忽略空气阻力的影响，物体自由下落的速度将增加约 9.81 米（32.2 ft） ) 每秒每秒。 这个量有时被非正式地称为小 g（相比之下，引力常数 G 被称为大 G）。

地球引力的精确强度因位置而异。 根据定义，地球表面的标称平均值（称为标准重力）为 9.80665 米/秒（32.1740 英尺/秒）。 这个量以不同的方式表示为 gn、ge（虽然这有时表示地球上的正常赤道值，9.78033 m/s2 (32.0877 ft/s2)）、g0、gee 或简称为 g（也用于变量本地值 ).

地球表面上物体的重量是该物体上的向下力，由牛顿第二运动定律或 F = m(a)（力 = 质量 × 加速度）给出。 重力加速度对总重力加速度有贡献，但其他因素（例如地球自转）也有贡献，因此会影响物体的重量。 重力通常不包括月球和太阳的引力，这在潮汐效应中得到了解释。

位势是地球重力场的势能。 为方便起见，它通常被定义为每单位质量势能的负数，因此重力矢量是作为该势能的梯度获得的，没有取反。 除了实际电位（位势）之外，还可以定义假设的正常电位及其差值，即干扰电位。

由于地球真实重力场的不规则性，海水的平衡图或大地水准面也会呈不规则形式。 在某些地方，例如爱尔兰西部，大地水准面（数学平均海平面）比 GRS80 的常规旋转对称参考椭球高出 100 米； 在其他地方，例如斯里兰卡附近，它在椭圆体下方的下潜幅度几乎相同。 大地水准面和参考椭球之间的分离称为大地水准面的起伏，符号 N {\displaystyle N} 。

大地水准面，或数学平均海面，不仅在海洋上定义，而且在陆地下定义； 如果允许海水移动，就会产生平衡水面。