Введение. 
Высшая геодезия

Высшая геодезия — это наука. Для того чтоб иметь права называться наукой, область человеческой деятельности должна отличаться двумя существенными признаками. Первый — предмет изучения. Второй — средства изучения. Высшая геодезия обладает двумя этими признаками. Предметом изучения высшей геодезии является Земля, как планета. Средством изучения является измерение.

Геометрический и физический аспекты в высшей геодезии

Высшая геодезия изучает форму и размеры Земли, а также ее внешнее гравитационное поле. Изучение формы и размеров земли — это, преимущественно, геометрические аспект геодезии. Он достигается путем создания и развития геодезических сетей различных классов точности. К физическому аспекту высшей геодезии относится изучение внешнего гравитационного поля Земли и изменение его в пространстве и во времени. Физический аспект достигается изучением характеристик (параметров) внешнего гравитационного поля Земли.

Эти два аспекта непрерывно связаны между собой. Т. е. невозможно изучать формы и размеры Земли, не зная его внешнего гравитационного поля, и наоборот, невозможно изучать гравитационное поле не зная форм и размеров Земли.

Под действительной фигурой Земли понимают фигуру ее физической поверхности, на которой проводятся наземные измерения. Т. е. поверхность суши и невозмущенную поверхность морей и океанов. На ряду с фигурой физической поверхности Земли при решении научных и прикладных задач важное значение имеет определение положения фигур уровенных поверхностей реального потенциала силы тяжести.

Уровенная поверхность реального потенциала силы тяжести — поверхность на которой потенциал силы тяжести не изменяет своего значения.

Геоид — фигура которая образовала бы поверхность мирового океана при некотором среднем уровне воды невозмущенной приливами, течениями, и разностями атмосферного давления и других факторов. Поверхность геоида является одной из уровенных поверхностей потенциала силы тяжести. Эта поверхность, мысленно продолженная под материками, образует замкнутую фигуру, которую принимают за сглаженную фигуру Земли.

Поверхность квазигеоида (квази-почти (почти геоид)) определена значениями потенциала силы тяжести на земной поверхности. Квазигеоид отступает от геоида: в высоких горах на два три метра, на низменных равнинах -2−3 сантиметра, на морях и океанах поверхность геоида и квазигеода совпадают. Принципиальное отличие геоида от квазигеоида заключается в том, что поверхность геоида невозможно определить без привлечения гипотез о внутреннем строении Земли. Как известно, внутреннее строение Земли нам не известно. Привлечение гипотез о внутреннем строении Земли сказывается на точности определения поверхности геоида. Квазигеоид определяется по гравиметрическим измерениям однозначно, без привлечения гипотез. Создание квазигеоида принадлежит выдающемуся геодезисту и гравиметристу советского союза, Молоденскому Михаилу Сергеевичу.

Для научного и практического использования необходимо обобщенная и достаточно простая математическая аппроксимация фигуры Земли. Из ряда вариантов самым подходящим оказался Земной эллипсоид. Земной эллипсоид, эллипсоид вращения наилучшим образом представляющий фигуру земли в целом. Земной эллипсоид определяют так, чтобы:

• 1) Объем его был бы равен объему геоида
• 2) Плоскость экватора и малая его ось должны совпадать
• 3) Сумма квадратов отступлений геоида от общего земного эллипсоида по всему земному шару должна быть наименьшей.

Нормальная высота — это высота точки на физической поверхности Земли над поверхностью квазигеоида.

Ортометрическая высота — это высота точки на физической поверхности Земли над поверхностью геоида.

Референц-эллипсоид (эллипсоид сообщающий, вспомогательный). — Земной эллипсоид с определенными размерами и положением в теле Земли, служащий вспомогательной математической поверхностью, которая приводит результаты всех геодезических измерений на земной поверхности, и на которую тем самым проектируется пункты опорной геодезической сети. Размеры рефернц-эллипсоида задаются размерами большой и малой полуосей или размерами большой полуоси и сжатием. В геодезических и картографических работах разных стран используются разные эллипсоиды. У нас используется эллипсоид Крассовского. Отличия в том что центр общего земного эллипсоида совпадает с центром масс Земли. У Крассовского не совпадает (200−300 метров). Он ориентируется так что его малая полуось совпадает с осью вращения Земли.