由于各处地壳构成的密度不同，故各地之重力方向并不规律，因而导致大地水准面与数学表面之旋转椭球体并不完全吻合，同一地点旋转椭球体上之法线与该点之垂线并不一致，亦即法线之天顶（大地天顶）与垂线之天顶（天文天顶）相异而有垂线偏差现象之发生。
若比较地球表面上某点之天文及大地坐标所得之垂线偏差，其可分为南北分量（ ）及东西分量（η）。
＝Φ－φ
η＝( －λ)cosφ
式中（Φ，λ）天文纬度，天文经度。
（φ，λ）大地纬度，大地经度。