地球形状与引力场研究是大地测量学和地球物理学的重要领域。30年代末至40年代初, 国际上刚开始注意这方面的研究与实践。方俊先生在德国进修期间, 敏锐地注意到地球重力学这一有发展前途的研究方向。回国后, 在条件十分困难的情况下, 利用仅有的少量数据开展研究工作, 先后发表了《我国的地壳均衡问题》、《重力异常与垂线偏差》及《中国的正常重力公式》等论文，受到国际地球物理学界的高度评价，对中国的重力测量做出了巨大贡献。

建国后, 方俊先生在中国科学院地理研究所主持大地测量室。他首先着手建立我国的重力基本网和一等网, 引进先进的四摆仪, 组织全国的重力测量。布设测量了全国基本点和一等点103处, 基本点联测精度很高。使全国大部分地区每500km就有一个基本点, 为我国测绘、石油、地质和海洋等部门进行重力测量和勘探工作打下基础。50年代末期, 方俊先生主持全国天文重力水准网的布设工作, 提出沿全国一等三角锁布设高精度与低精度两种精度的天文重力水准路线方案，发表了以平均重力异常为基础的方格模板计算方法的论文《天文重力水准计算的方格模板》, 很快引起国际上的重视。

他提出的以平均重力异常为基础的方格模板计算方法, 纠正了前苏联莫洛金斯基模板计算困难和布点不均匀的缺点，前苏联和东欧各国称之为《方俊方格模板法》,并被引入各国教科书中。70年代末, 他发表的《顾及扁率一次项的地球表面形状问题》一文, 大大丰富了地球重力学的理论。方俊先生70余万言的《重力测量与地球形状学》上、下两册是我国重力学的系统论著 。