相对高度，是地理坐标系的垂直坐标，一个地理位置的高度是在一个固定参考点之上或之下的高度，最常参考的是大地水准面，它是地球的海平面的数学模型，是一个等位重力平面。术语“相对高度”主要用于指称在地球表面上的点，而术语海拔或位势高度用于在地面之上的点，比如飞行中的航空器或在轨道上的航天器，对地面之下的点使用深度。
物理大地测量学是指通过重力测量等物理，研究地球的形状、外部重力场及其他物理性质的学科，是现代大地测量学的基本分支之一。其具体的内容包括边值问题、地球正常重力、重力异常和大地水准面的确定等。与测量学的其他分支不同，物理大地测量学的研究对象并非离散或独立的点或网，而是连续的场。
在大地测量学中, 参考椭球是一个数学上定义的地球表面，它近似于大地水准面。
由于其相对简单，参考椭球是大地控制网计算和显示点坐标的首选的地球表面的几何模型。通常所说地球的形状和大小，实际上就是以参考椭球的长半轴、短半轴和扁率来表示的。
大地水准面高，也称大地水准面起伏或大地水准面差距，指大地水准面上的一点沿法线投影至参考椭球面上的距离。当大地水准面高为正值时，表示大地水准面在参考椭球面的上方，反之则表示其在参考椭球面的下方。在正高中，大地水准面高亦被描述成大地高与正高的差距。
海面地形，又称海洋动力地形，是指海平面相对于大地水准面的高度。其起伏的程度在±1米之间，大致仅相当于大地水准面起伏的百分之一。产生海面地形的原因则有海浪、潮汐、洋流以及大气压等等。除海浪和潮汐作用外，其他影响海面地形的还有现象大多是在较大的空间和时间尺度上变化，如大型的洋流系统及其带来的涡流和环状结构、厄尔尼诺现象、风暴响应等等。
物理大地测量学是指通过重力测量等物理，研究地球的形状、外部重力场及其他物理性质的学科，是现代大地测量学的基本分支之一。其具体的内容包括边值问题、地球正常重力、重力异常和大地水准面的确定等。与测量学的其他分支不同，物理大地测量学的研究对象并非离散或独立的点或网，而是连续的场。
地球表面某一点的正高是指该点沿铅垂方向至大地水准面的距离。某点的正高与过该点的水准面和起始大地水准面之间的位能差有关，不因水准路线而异，可以唯一确定，所以可以表示某一点的高程。又因为地球内部的质量和密度不均匀，导致正高不能精确测得，故又引入正常高。
重力异常在大地测量学中用于描述重力与正常重力之间的差异。在大地水准面上，某点处的重力与该点沿法线到参考椭球面上投影处的正常重力之差，被称为该点处的重力异常矢量，该点处的重力异常则是这一重力异常矢量的大小。有时也称这一重力异常为混合重力异常，而将大地水准面上同一点处的真实重力矢量与正常重力矢量之差称为纯重力异常。重力异常矢量的方向被称为垂线偏差。
大地水准面高，也称大地水准面起伏或大地水准面差距，指大地水准面上的一点沿法线投影至参考椭球面上的距离。当大地水准面高为正值时，表示大地水准面在参考椭球面的上方，反之则表示其在参考椭球面的下方。在正高中，大地水准面高亦被描述成大地高与正高的差距。
垂线偏差指地球表面上某一点处铅垂线方向和法线方向的差异，也即重力异常矢量的方向。垂线偏差可以表示为当地天文坐标与地理坐标之间的差异，其中前者在大地水准面上通过重力测量的方式确定，而后者是天文坐标投影到参考椭球面上的位置。对垂线偏差的数学描述通常以法线为基准。
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