由于大气受重力作用和自然条件影响，视线通过不同密度的大气层时测站与目标间形成的一条空间曲线与其弦线间的夹角值（分水平夹角值和垂直夹角值）。大气折光差在垂直面的投影,即垂直折光差。产生垂直折光差的主要原因是大气在垂直方向上的密度分布不均匀,它受
地理、地貌、时间、气候等因素影响。
大气折光对距离的影响，表现在
电磁波测距中影响的量值相对较大，必须在测距的同时实测测线上的气象元素，再用大气折光模型对距离观测值进行改正。包括水平折光差（旁折光差）和竖直折光差的改正：前者对水平方向值产生影响，后者对高差产生影响。水平角观测时，为减弱旁折光差的影响，应避免视线从建筑物旁（距离应不小于0.5米）、烟囱附近、近水面的空间上通过；水准测量时，为减弱以至消除大气折光对高差的影响，应将水准仪安置在前后视距相等处，并选择竖直折光差较小的时间段进行观测，且需提高视线距地面的高度；在三角高程测量中，根据实测资料计算大气折光系数，对单向高差进行改正；选择气象条件相同的时段进行双向观测后，再取直觇高差与反觇高差的平均数；选择竖直折光差较小的时间段进行观测；提高视线距地面的高度等等。从而可减弱以至消除大气折光对高差的影响。
大气折光主要影响测距三角高程精度。关于折光系数的精度 ,过去有实验说明折光系数的中误差为±0.03～± 0.04。现有文章认为最大的可达±0.16 ,最小只有±0.01 ,相差十几倍。出现上述现象的原因 ,除了不同地区、山区或平原、或者跨越河流等存在的差异外 ,多数则是估计不准确引起的。因此正确认识折光系数的影响规律 ,寻求准确估计折光系数误差的方法 ,提高折光系数的代表精度 ,对克服折光系数影响和正确评价测距三角高程的测量精度 ,是具有现实意义的。大气折光及其对
高差的影响当观测视线通过理想的大气层时 ,观测视线是一条直线 ,由于大气密度分布不均匀 ,使得观测视线产生一定的弯曲 ,从而给观测结果带来影响。
水平折光就是在水平方向上空气密度是不均匀的，地面冷热不均形成的空气环流，形成的水平密度梯度，而产生的折光。大气的温度、湿度、密度、太阳照射方位及地形、地物等因素，对测角的影响主要表现在观测目标成像质量，观测视线的弯曲等方面。
一般情况下，除视线远离地面，或两侧的地形和地面覆盖物完全相同外，都会在不同程度上存在水平这关的影响。由于视线通过的大气层非常复杂，因此无法用一个公式来计算出水平这关的数值，只能总结一些规律：
从上述规律不难看出，就测站的某一方向而言，在相同的观测时间和类似的气象条件下，水平折光总是偏向某一侧，对观测方向值产生系统影响。进而对水平角测量来了不可避免的误差，根据精度要求标准是否进行平差改正。
大气总的分布趋势是上稀下密，光线通过地表的大气时，必然长生连续性的向地面一侧的偏折，似的光线的路径为弧线。即视线不是直线而是弧线，视线偏折的距离就称为大气垂直折光差，简称气差。视线这种弯曲还可以这样形象的理解：当一束光线在上稀下密的空气中传播时，由于在上层稀空气中运行，速度快，下层密空气中运行，速度慢，必然产生向下的慢转弯现象，也就是说视线向弯向空气密度大的一侧。这种系统误差是测量工作中对精度产生影响的因素之一。
地球大气是一种典型的随机非均匀
介质，在地面进行光学观测总要受大气的影响，而大气介质对光传播的影响主要体现在空气中的尘埃的散射作用，关在任意方向上的偏离直线传播。而根据自然地理学可知道，随着海拔高度的上升，大气柱的重量减少，所以气压随高度升高而降低。气压随高度变化的实际情况与气温和气压条件有关。由于热力和动力的原因，在同一水平面上气压的分布是不均匀的。气压相同的条件下，气柱温度愈高，单位气压高度差愈大，气压垂直梯度愈小。因此，当空气受热状况有差异时，暖区的气压垂直梯度比冷区小。在相同气温下，气压愈高，单位气压高度差愈小，气压垂直梯度愈大。基于这两点，在地面受热较强的暖区，地面气压常比周围低，而高空气压往往比同一海拔高度的邻区高；在地面热量损失较多的冷区，地面气压常比周围高，而高空气压往往比周围低。所以大气的密度分布不均造成了大气折光。