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我们都知道，地球上的每一点都同时受到地球自转离心力和地心引力的作用，这两个力的合力就是重力，而重力的方向就是铅垂线方向。可以想象一下，当你拿着一个重物，让它自然下垂，此时重物的方向就是铅垂线方向。

再来说说水准面，处于静止状态的水面，像平静的湖泊水面，就是一个水准面。水准面有个很重要的特性，它处处都和重力方向（也就是铅垂线方向）垂直。要是不垂直，水可就不老实了，会流动起来。在地球引力能影响到的地方，不管多高多低，通过任意一点都能找到一个水准面。

在实际测量中，水准面的作用可太大了。比如我们用经纬仪观测水平角的时候，要把仪器置平，这其实就是让仪器的纵轴和铅垂线方向一致，这样水平度盘就会位于通过度盘中心的水准面的切平面上。咱们测出来的水平角，实际上就是视准线在水准面上的投影线之间的夹角。还有用水准测量求出的两点间高差，就是过这两点的水准面之间的垂直距离。就连边长的观测值，也得考虑化算到哪个高程水准面上。

这么多测量结果都和水准面有关系，特别是水准测量，结果直接取决于水准面的选择。为了让不同测量部门的成果能相互比较、统一和利用，就得选一个最具代表性的水准面作为外业成果的统一基准。

海洋面积占到地球总面积的 71%，海水面可是地球上最广大的天然水准面。我们不妨大胆设想一下，把平均海水面不断扩展，延伸到大陆下面，包围整个地球，这样形成的曲面就是大地水准面，它包围的形体就叫大地体。大地水准面的形状和大地体的大小都和地球自然表面很接近，而且位置也比较稳定，所以，我们就把大地水准面当作测量外业的基准面，和它垂直的铅垂线就是外业的基准线。