Геоид – это эквипотенциальная (уравновешенная) поверхность гравитационного поля Земли. Представьте себе форму поверхности океанов, установившуюся только под воздействием силы гравитации и не подверженную приливным или атмосферным воздействиям. Представьте себе также, что проливы соединяют океаны, и вода может свободно двигаться между ними. Результирующая поверхность представляет геоид. Геоид приближенно соответствует уровню океана и в основном отличается от локального уровня моря не более, чем на метр. Геоид – это сложная форма.
Структура распределения тяготеющих масс Земли влияет на форму геоида, и он может иметь переменную как по значению, так и по знаку кривизны поверхности. Это аналитическая поверхность, в отличие от математической поверхности – эллипсоида. Геоид отличается от геоцентрического горизонтального датума меньше, чем на 100 метров. Например, в Великобритании, геоид и горизонтальный датум (OSGB36) отличаются меньше, чем на пять метров.
На рисунке выше зеленой линей показана поверхность геоида. Она приблизительно соответствует топографическим особенностям планеты. Пунктирная линия представляет поверхность сфероида. "h" - это высота топографической поверхности над сфероидом или эллипсоидом (HAE). В данном случае высота имеет отрицательное значение. Ундуляция геоида "N" - это расстояние между поверхностями геоида и сфероида. Ортометрическая высота "H" связана с высотой сфероида следующим образом:
h = H + N