空间改正即把海拔高程为的观测点上的重力观测值按高度归算到大地水准面上相应投影点的重力值所加的改正（见图）。归算时，假设了观测点与大地水准面之间没有质量，只考虑高程h对重力的影响，故又称为自由空气改正。

空间改正示意图

可以由采用泰勒级数展开式计算：

…（1）

实践中为了计算简便，泰勒级数仅取至一阶项，因此，空间改正可表示为利用自由空间中的重力垂直梯度（也就是重力沿垂直方向的变化率）来计算，即：

…（2）

重力垂直梯度实际难以确定，通常利用正常重力垂直梯度代替。正常重力垂直梯度可以根据正常椭球参数计算得到，其值会随纬度不同而略有差异，当较小时这个差异也很小，一般采用全球的平均值，代入（2）式可得空间改正公式为：

…（3）

式中的单位是毫伽；的单位是米。当测站点高程值比较大，而且精度要求比较高时，需要考虑测站点梯度值与平均梯度值的差别，同时还得顾及泰勒级数展开式（1）中二阶项的影响。经过空间改正后的重力异常称为空间异常或自由空气异常。