里希·高斯在1828年提出。当时，高斯以“地球的数学表面”来指称与重力方向相垂直、且与静止的平均海水面相重合的几何表面，并提出将其作为高程系统的基准面。其后，高斯的学生利斯廷于1873年创造出了“Geoid”一词，用以描述高斯所提出的数学表面。在大地测量学中，大地水准面被视作是地球的物理形状和数学形状。由于自然的地形表面形态过于复杂，大地测量学通常是将重力场中整体形状与地形表面最为接近的等位面作为地球的形状进行研究。处于静力平衡状态下的平均海水面被视作是符合这一标准的重力等位面，这一假想的海水面不受潮汐