地球是一個繞其極軸旋轉(zhuǎn)的質(zhì)體，極軸就是在普通地球儀上看到的那根旋轉(zhuǎn)軸，同時，我們又可以看到通過旋轉(zhuǎn)軸跟地球儀的兩個交點(diǎn)有一組大圓線，稱為經(jīng)線，并且還有一組跟旋轉(zhuǎn)軸相垂直的圓線，稱為緯線，由經(jīng)線與緯線組成的格網(wǎng)就構(gòu)成了地理坐標(biāo)系。可以說，地球上的任一點(diǎn)均有其經(jīng)緯度值。地球儀上的大洋、大洲、國家、城市、山川河流、交通線路等的位置、方位、距離都可在地理坐標(biāo)系中確定?？墒侨绾未_定地物在三維空間中的具體位置呢？
    在測繪工作中，我們將大地高作為地面點(diǎn)的第三維坐標(biāo)。為了便于比較任意兩點(diǎn)的高度差異，還需要確定一個高程的起算點(diǎn)或基準(zhǔn)面(我國采用1985年黃海平均海水面作為我國統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面)。高程總是相對某一起算面來度量的，大地水準(zhǔn)面既是一個幾何面，又是一個物理面，更重要的是大地水準(zhǔn)面是靜止的海水面。因此，自然可以選擇大地水準(zhǔn)面作為高程起算面，這種高程度量系統(tǒng)稱為海拔高程系統(tǒng)，在大地測量中又稱正高系統(tǒng)。一般，地形圖上標(biāo)出的高程就是海拔高程。
    嚴(yán)格的海拔高程(簡稱海拔高)，是地面點(diǎn)沿重力線到大地水準(zhǔn)面的距離。當(dāng)大地水準(zhǔn)面在陸地下面，這段距離實(shí)際上是不能直接測定的。假設(shè)從海平面(可認(rèn)為是大地水準(zhǔn)面，其高程為零)起測，用水準(zhǔn)測量的方法測到陸上某待定高程點(diǎn)，那么利用位差等于常數(shù)的原理，將水準(zhǔn)路線每小段高差乘以該高差段的重力值的結(jié)果(位差)，應(yīng)等于待測點(diǎn)嚴(yán)格海拔高程乘以它沿重力線到大地水準(zhǔn)面上的重力平均值。因此，嚴(yán)格的海拔高等于沿水準(zhǔn)路線測得的位差除以該重力平均值。但這個沿地下垂線上的重力平均值是不可能準(zhǔn)確求得的，只能采用某種地殼密度模型的假定下推算的粗略近似值。為克服這種不可測性，同時避免水準(zhǔn)路線上的重力測量工作，所有的重力值都用已知的正常重力公式計算得到，用這種方法得到的海拔高稱為近似海拔高。
    為了克服上述嚴(yán)格海拔高程的不可測性，另一種普遍采用的方法是將沿重力線到大地水準(zhǔn)面的重力平均值換成正常重力值的平均值，后者可以精確計算，水準(zhǔn)路線上的重力仍采用實(shí)測重力值。用這種方法定義的高程系統(tǒng)稱為正常高系統(tǒng)。由于平均重力值的改變，其效果相當(dāng)于高程起算面的改變，即不再是大地水準(zhǔn)面，而稱為似大地水準(zhǔn)面。似大地水準(zhǔn)面在海洋上同大地水準(zhǔn)面一致，在陸地則有差別。目前，我國的法定高程系統(tǒng)是正常高系統(tǒng)。