Geoid
Unter einem Geoid ist die Äquipotenzialfläche bzw. -ebene im Gravitationsfeld der Erde zu verstehen. Stellen Sie sich vor, dass auf die Ozeane ausschließlich Gravitationskräfte wirken, jedoch keine Gezeiten oder Wetterphänomene. Stellen Sie sich auch vor, dass die Ozeane durch Tunnel verbunden sind, sodass das Wasser zwischen ihnen frei fließen kann. Die resultierende Oberfläche ist eine Repräsentation des Geoids. Der Geoid entspricht etwa der mittleren Meeresspiegelhöhe (MSL) und weicht üblicherweise um ca. einen Meter von der mittleren Meeresspiegelhöhe vor Ort ab. Seine Form ist komplex.
Der Geoid wird von der Beschaffenheit der Erde beeinflusst, weshalb nicht alle Ebenen gleichförmig verlaufen. Das heißt, dass es sich bei der Oberfläche um eine analytische Oberfläche handelt, im Gegensatz zu beispielsweise einem Ellipsoid als mathematischer Oberfläche. Allgemein weicht der Geoid von einem erdzentrierten horizontalen geodätischen Datum um weniger als 100 Meter ab. Zum Beispiel weichen im Vereinigten Königreich der Geoid und das horizontale Datum (OSGB36) um weniger als 5 Meter voneinander ab.
In der vorstehenden Abbildung stellt die grüne Linie die Geoid-Oberfläche dar. Mit ihren Krümmungen folgt sie grob der Topografie. Die gestrichelte Linie repräsentiert die Oberfläche des Spheroids. Das h entspricht der Höhe über dem Spheroid bzw. Ellipsoid (HAE). In diesem Fall ist die Höhe ein negativer Wert. Unter der Geoid-Unebenheit (N) ist die Entfernung zwischen den Oberflächen des Spheroids und des Geoids zu verstehen. Die orthometrische Höhe (H) bezieht sich wie folgt auf die Sphäroidhöhe:
\(h \space = \space H \space + \space N\)