这是大地测量学经典理论。大地水准面是一个重力等位面。一个水准面的重力位函数w是唯一的，所以大地水准面就不相交或者相切，否则这一点的重力位就会有两个值。
重力位函数w对任意方向l的偏导数等于重力加速度的模g乘以g与l的方向余弦。当g与l夹角180度时，w在该方向的分量就是-g。由于各点的重力加速度并不相同，所以任意两个无穷接近的水准面之间的距离在各点处也不相等，所以大地水准面也不能平行，否则各点处的重力加速度都相等了，地球也就变成质量分布均匀的圆球了。
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