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、风浪及大气压的变化影响，仅在地球引力和因地球自转产生的离心惯性力的作用下保持平衡。将该平均海水面所处的重力等位面延伸到陆地内部，形成的闭合曲面即为大地水准面，其所包围的形体又被称为大地体。1849年，英国物理学家斯托克斯提出了计算大地水准面的斯托克斯方法，使大地水准面的形状能够通过其整个表面上的重力观测值确定。