大地水准面（Geoid）是一个由地球自由静止的海水平面扩展延伸所形成的假想闭合曲面。因重力分布的差异，该曲面与完美的椭球体存在一定差异。
大地水准面常被视为地球的真实轮廓，其所包围的形体被称为大地体。由于大地体的形状和大小与自然地球非常接近，且位置相对稳定，因此在较大区域内，大地水准面常被选为外业测量成果的共同基准面。
这一概念最早是在1873年由德国数学家利斯廷提出。
似大地水准面，也称作准大地水准面，是为了研究地球形状而引入的一个虚拟辅助面。它是由地面点沿正常重力线向下量取该点的正常高，其端点所构成的曲面。
似大地水准面是正常高的基准面，它与大地水准面之间的差异等与正常高之间的差异。
参考椭球面是处理大地测量成果时所采用的与地球大小和形状相近并进行定位的椭球体表面。由于大地水准面无法作为内业计算的基准面（其不规则性无法用常规数学公式表示），而其大体形状接近于椭球，因此人们为了解决投影计算问题，建立了一个非常接近于大地水准面的、能用数学方程表示的椭球面，即参考椭球面。
正高是以大地水准面为基准面的高程系统，即地面点到大地水准面的垂直距离。它也被称为绝对高程或海拔。
正常高则是以似大地水准面为基准的高程系统。地面点沿垂直线到似大地水准面的距离即为正常高。
在我国，目前采用的法定高程系统是正常高系统，例如1985年实施的黄海高程系统。
大地高是以参考椭球面为基准面的高程系统，也被称为椭球高。例如，通过RTK测得的高程就是大地高。
了解正高、正常高和大地高这三者之间的关系，也能从侧面反映出三种基准面之间的关系。
首先谈谈大地高（参考椭球面）与正高（大地水准面）的关系。两者之间存在一个名为“大地水准面差距”的高程差。而大地高（参考椭球面）与正常高（似大地水准面）的关系中，也存在一个名为“高程异常”的高程差。
通过这些关系，三者之间可以相互转换。但需要注意的是，由的计算受到地球重力的影响，其获取并不容易，因此严格来说，大地高主要通过正常高来求得。
正高是一个理想化的模型，难以在现实中精确表达，而正常高则可以精确获得。大地高则是一个纯粹的几何概念，用于表示GPS中的高程数据。同一个点在不同的椭球高基准下，其椭球高会有所不同。