Практическое применение двустороннего тригонометрического нивелирования в геодезических измерениях ограничено влиянием атмосферной рефракции. В случае устранения этого влияния точность двусторонних измерений может быть сопоставима с результатами прецизионного геометрического нивелирования. Путём применения метода подобия и моделирования к проблеме учёта рефракции в нивелировании, а также учитывая условия взаимодействия оптического луча с физическими процессами, протекающими в приземном слое, указанные ограничения могут быть сведены к минимуму. Рассмотрены решение задачи определения поправок за счёт влияния рефракции в двустороннем тригонометрическом нивелировании путём моделирования участвующих в процессе величин, полученных путём совместных геодезических и метеорологических измерений, а также основные положения в одностороннем нивелировании, положенные в основу метода двусторонних измерений. На практических примерах показаны особенности расчёта поправок, зависящие от состояния термической стратификации приземного слоя атмосферы.