地理学および測量における標高の概念と基準

標高（ひょうこう、Elevation）とは、一般的にジオイドから鉛直方向に測った高さを指す用語です。地球の表面上の地点の高さを示す際に主に用いられ、平均海水面を0メートルとしていることから海抜高度とも呼ばれますが、地理ポテンシャルとしての高さは航空機や宇宙船などの空中・宇宙空間のポイント、あるいは地下や海底の深さなどの表面下のポイントに対しても適用されます。

標高は地球の中心からの距離そのものではありません。地球が赤道方向に膨らんだ扁球であるため、エベレスト山が最大標高を示す一方で、地球の中心からの地心距離が最大となるのはチンボラソ山頂であるなど、地心距離と標高の間には違いが存在します。

日本の標高基準と測地学的背景

日本国内の地図上に等高線などで示される高さは、東京湾の平均海面がジオイドに一致すると仮定し、その東京湾平均海面からの高さを基準としています。この基準となる東京湾平均海面は、T.P.（Tokyo Peil）と称されています。

また、ジオイドからの高さである標高に対し、準拠楕円体面から測った高さを楕円体高と呼びます。準拠楕円体面からジオイドまでの高さはジオイド高と呼ばれます。ジオイド面上の垂直線（重力の方向）と楕円体面上の法線は必ずしも方向が一致せず、その生じるずれの角度を鉛直線偏差と呼びます。一般に鉛直線偏差はごく微少であるため、高さ、楕円体高、ジオイド高の関係は相互に近似して扱われます。

地図作成と地理情報システム（GIS）における標高表現

地理情報システム（GIS）は、関連する属性を持つデータの視覚化、操作、保存を可能にするコンピューターシステムです。GISを用いることで、様々な縮尺におけるランドスケープパターンや空間的な関係を詳細に分析することができます。

地形図では従来より等高線を使用して標高が表現されてきましたが、現代のGIS環境ではデジタル標高モデル（DEM）を用いたラスター（グリッド）データセットにより、地表面の起伏が表現されます。

米国地質調査所（USGS）などの機関では、高品質な地形データに対応するため、3D標高プログラム（3DEP）などを開発し、LiDARデータ形式による強化された標高データの整備が行われています。また、日本においても国土地理院が提供する地理院地図を通じて、航空レーザー測量などに基づいた任意位置の標高を確認することが可能です。

グローバルな規模では、GTOPO30のように30秒角の間隔（約1km）で地球の地形標高を記述するデータマップも存在し、等高線の代わりに色や陰影を用いて各地の高さや起伏が表現されてきました。