(一)地壳构成物质之密度，各处不同，故各地之重力方向并不规律，因而导致大地水准面与数学表面之旋转椭球体并不完全吻合，如附图。同一地点旋转椭球体之法线与该点之垂线（重力方向）并不一致，而有垂线偏差现象之发生，亦即法线之天顶（大地天顶）与垂线之天顶（天文天顶）相异。因此以天文天顶为基准之位置，名为天文位置，该位置以天文纬度、天文经度及天文方位角定之。