鉛垂線（英文名plumb 譜線），又稱重垂線，在大地測量學中指重力作用的方向線。鉛垂線與重力向量的方向處處相切，該方向又被稱為鉛垂方向，有時也直接以鉛垂線代稱。在重力場中，鉛垂線通常是曲線而非直線，彼此互不平行，與其經過的重力等位面正交。鉛垂線與參考橢球面的法線之間的方向偏差被稱為垂線偏差。鉛垂線是測量工作的基準線，基于鉛垂線的標定方法最早是在1971年由Brown教授提出的。日常生活中，鉛垂線多用于建筑測量。建造高層建筑、鐵塔、煙囪、地下鐵道豎井等建筑物時，需要保證建筑物的垂直度，因而就需要放樣鉛垂線。鉛垂線的放樣大多利用經緯儀+彎管目鏡、光學鉛垂儀和激光鉛垂儀3種方式。
垂線和鉛垂線
當兩條直線相交所成的四個角中，有一個角是直角時，就說這兩條直線互相垂直，其中的一條直線叫做另一條直線的垂線。注意到垂線的定義中，只是規定了兩直線交角的大小(90°)，并沒有規定兩條直線的位置如何。也就是說，不論一條直線的位置如何，只要另一條與它的交角是90°，其中任何一條直線就是另一條直線的垂線。事實上，老師在講“垂線”的概念時，總喜歡用鉛垂線引入。說瓦工師傅砌墻時，為了使墻砌得與地面垂直，先吊一根鉛垂線，即用一根細線吊一個重錘，重錘由于地球引力，呈與地面水平線垂直的狀態下垂。這時，鉛垂線與水平線互相垂直。這樣的引入是很生動的，有助于同學對垂直概念的理解。但是，由于水平線、鉛垂線的位置特殊，也給學生帶來一些副作用，今后一提到垂線，總以為處于鉛垂線的狀態，從而使垂線的概念特殊化了。
鉛垂線測垂直
判斷物體是否與地面垂直，可用鉛垂線法，即一根線加上一個重物。此重物人們稱為鉛錘，鉛錘受重力作用，即受萬有引力的一個分力作用，讓線與地面垂直，成90度角度。鉛錘重量的大小與垂直線的垂直度無關，如1公斤重的鉛錘與10公斤重的鉛錘形成的垂直線的垂直度一樣，均是90度。還有，一般情況下不考慮相對論效應，當鉛錘的旁邊有重物也不能影響垂直度，如在山腳下的鉛垂線，鉛錘旁邊是一座山，對垂直度也沒有影響。
科學應用
在重力場中，鉛垂線通常是一條具有曲率的曲線，這是因為除軸線外，同一直線上各點的重力向量方向通常各不相同。通過計算鉛垂線的曲率，可以將地形表面上進行的天文測量數據歸算到大地水準面上。鉛垂線在某點處的曲率可以通過該點處的重力矢量的大小及其一階微分得到。這種計算對于大地測量學和地球物理學的研究具有重要意義，因為它涉及到地球的形狀、重力場的不均勻性以及地球內部結構的探測。
意義
鉛垂線的變化,是天文學和大地測量學中一個尚未解決的問題 。地面光學天文觀測是以儀器所在地的鉛垂線作為測量的參考的，如果鉛垂線存在尚未改正的變化,那么這種變化對以往所有測量結果的影響都有待于進一步的修正。
參考資料 >