Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований регулярной и случайной рефракции лазерных пучков при определении пространственного положения транспортных средств в режиме измерения дирекционных направлений оптико-электронной углоизмерительной системой. Проведено сравнение теоретических оценок с результатами измерений среднеквадратических отклонений пучка на трассе «земля – море». Показано удовлетворительное совпадение теоретических оценок с результатами эксперимента при условии корректного выбора профиля подстилающей поверхности вблизи источника излучения.