自1743年克莱罗发表了《地球形状理论》之后，物理大地测量的最重要发展是1849年英国的G.G.斯托克斯提出的斯托克斯定理。根据这一定理，可以利用地面重力测量结果研究大地水准面形状。但它要求首先将地面重力测量结果归算到大地水准面上，由于地壳密度未知，这种归算不能严格实现。尽管如此，斯托克斯定理还是推动了大地水准面形状的研究工作。大约100年后，苏联的M.S.莫洛坚斯基于1945年提出莫洛坚斯基理论，它不需任何归算，便可以直接利用地面重力测量数据严格地求定地面点到参考椭球面的距离（大地高程）。它避开了理论上无法严格求定的大地水准面，直接求定地面点的大地高程。利用这种高程，可把大地测量的地面观测值准确地归算到椭球面上，使天文大地测量的成果处理不因归算不准确而带来误差。伴随着莫洛坚斯基理论产生的天文重力水准测量方法和正常高系统已被许多国家采用。这是在卫星重力测量技术出现以前，由地面重力测量研究地球形状和确定地球重力场的理论和方法，称为经典物理大地测量。