Genel Görelilik teorisinin bir sonucu olarak, kütleçkimsel alanlar gözlemci zaman akışını etkilemektedir. Zaman akışının aynı hıza sahip olduğu yüzeyler, Newton potansiyeli ile tariflenen eşpotansiyel yüzey kavramı ile aynı yüzeyleri tarif etmektedir. Eşpotansiyel yüzeyler klasik anlamda uzun yıllardır gravite ve yükseklik ölçmelerine bağlı olarak belirleniyordu.
Yükseklik belirleme için kullanılan geleneksel yöntemler bütünsel açıdan bakıldığında ölçme sonuçlarını etkileyebilecek önemli hata kaynakları barındırmaktadır. Bunlardan biri nokta üzerindeki potansiyel değerlerin doğrudan ölçülememesi nedeni ile yükseklik taşınması ile artan derecelerde hata birikmesidir. Ortalama deniz seviyeleri farklı olarak belirlenen karasal kütleler arasındaki yükseklik entegrasyonunun zorluğu da ayrı bir sorun oluşturmaktadır. Gözlemlerin yatay düzlemde gerçekleşmesi ve arazi zorlukları nedeniyle engebeli arazilerde işgücü, ekipman gücü ve yol uzunluğunun artması ile klasik yöntemlerde büyük zorluklar yaşanabilmektedir. Bu ciddi olumsuzlukları aşabilmek açısından, son yıllarda uydu teknolojileri önde gelen çözümlerden birisi olarak kullanılmaktadır. Fakat son 10 yıldır, temelleri 20. yüzyılın ikinci yarısına dayanan bir yöntem olan kronometrik nivelman, doğrulukları artan saatler ve ağ teknolojilerinin kullanıldığı test gözlemleri sonucunda önemli sonuçlar ortaya koymaya başlamıştır.
Zaman bilgisi atomik saat teknolojilerindeki gelişmeler ile birlikte atomik frekans standardında optik spektrumda yüksek frekansta gözlemler yapılarak artan ölçüde doğruluklarla belirlenebilmektedir. Bugüne kadar kullanılan mikrodalga atom saatlerinin daha düşük düzeydeki doğruluk ve kararlılıklarına karşı 100 kat daha iyileştirilmiş olan optik atomik saatler yükseklik belirlenmesinde yeni bir yöntem olarak kronometrik nivelman yönteminin önünü açmaktadır. Ayrıca fiber iletim teknolojileri ile birlikte optik atomik saat karşılaştırmaları 10−19 mertebelerinde bir hassasiyetle yapılabilmektedir. Yerçekimi ivmesi g≈10 m/s2 ve c≈ 300 000 000 m/s olmak üzere; 1 santimetrelik yükseklik değişimlerinde Δ𝑣𝑣≈10−18 frekans kayması oranı elde edilebilmektedir. Böylece optik atomik saatlerin 1 santimetrelik yükseklik farklarını belirleyebilecek hassasiyette olduğu söylenebilir.
Bu kapsamda, bu tez çalışmasında atom saatleri arasında yapılan frekans karşılaştırmaları neticesinde kütle-çekimsel Doppler etkisi ile ortaya çıkan farktan yararlanılarak potansiyel farkların belirlenmesi konusundaki teorik temellere, yöntemin genel çerçevesine ve güncel atomik saat test ağlarına değinilmektedir.
Bu bağlamda kronometrik nivelman yönteminin teorik temelleri ve güncel çalışmalar incelenmekte, uluslararası yükseklik referans sistemine olabilecek katkıları, sistemin çalışma mekanizmaları ve geoit belirleme yöntemlerine katkıları tartışılmaktadır.