重力垂线偏差是垂线同平均地球椭球面法线之间的夹角。因为平均地球椭球是不变的，所以过地麵点的法线或正常重力线也是不变的。因而垂线偏差具有绝对意义，它可以利用重力异常，按维宁·曼尼斯公式计算。

在经典的地球形状理论中，需要知道大地水準面上的垂线偏差，因而需将地麵点的垂线归算到大地水準面上，组成大地水準面上相应的垂线偏差。由于这种归算同大地水準面和地面间的质量分布有关，而尚不能準确地知道这种分布，因此，计算大地水準面上的垂线偏差分量，理论上就不可能是严密的。为了避免这种不严密性，可採用莫洛坚斯基理论计算地麵点的垂线偏差。用零次趋近的莫洛坚斯基公式计算的地面垂线偏差和用韦宁·迈内兹公式算出的数值是一样的。在重力资料稀少的情况下，垂线偏差还可以根据地壳均衡假说来计算，这样的垂线偏差称为地形均衡垂线偏差。

按斯托克斯公式和维宁·曼尼斯公式来确定地球形状的问题，这些公式的理论依据是着名的斯托克斯定理。该定理指出：如果一个物体绕固定轴以等角速度旋转，那幺该物体的水準面形状S和其总质量M就可唯一地确定该物体在S面的外部和S面上的任一点的重力位和重力，而与物体内部的质量分布无关。这里特别要指出的是，该定理要求这个水準面S的外部没有任何质量存在。所以此理论研究地球均要事先将大地水準面以外的质量进行调整，即对重力要进行归算。