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角度测量包括水平角测量和竖直角测量，是测量的三项基本工作之一。水平角测量用于确定地面点的平面位置，竖直角测量用于间接测定地面点的高程。经纬仪、电子经纬仪和全站仪是进行角度测量的主要仪器。
水平角是指地面上一点到两个目标点的方向线垂直投影到水平面上的夹角。如图3-1所示，设 A 、 B 、 C 是三个位于地面上不同高程的任意点， B 1 A 1 、 B 1 C 1 为空间直线 BA 、 BC 在水平面上的投影， B 1 A 1 与 B 1 C 1 的夹角 β 即为地面点 B 上由 BA 、 BC 两方向线构成的水平角。
图3-1 水平角的测量原理
为了测量水平角 β ，可以设想在过 B 点的上方水平地安置一个带有顺时针刻画、注记的圆盘，称为水平度盘，并使其圆心 O 在过 B 点的铅垂线上，直线 BC 、 BA 在水平度盘上的投影为 Om 、 On ；这时，若能读出 Om 、 On 在水平度盘上的读数 m 和 n ，水平角 β 就等于 m 减 n ，用公式表示为
（3-1）
由此可知，用于测量水平角的仪器，必须有一个能安置水平、且能使其中心处于过测站点铅垂线上的水平度盘；必须有一套能精确读取度盘读数的读数装置；还必须有一套不仅能上下转动成竖直面，还能绕铅垂线水平转动的望远镜，以便精确照准方向、高度、远近不同的目标。
水平角的取值范围为0°～360°。
【例3-1】 水平角是测站至两目标间的（ ）。 （夹角投影到水平面上的角值）
在同一竖直面内，测站点到目标点的视线与水平线的夹角称为竖直角。如图3-2所示，视线 AB 与水平线 AB' 的夹角 α 为 AB 方向线的竖直角。其角值从水平线算起，向上为正，称为仰角；向下为负，称为俯角。范围为0°～±90°。
图3-2 竖直角的测量原理
视线与测站点天顶方向之间的夹角称为天顶距。图3-2中以 Z 表示，其数值为0°～180°，均为正值。显然，同一目标的竖直角 α 和天顶距 Z 之间有如下关系
（3-2）
为了观测天顶距或竖直角，经纬仪上必须装置一个带有刻画和注记的竖直圆盘，即竖直度盘，该度盘中心安装在望远镜的旋转轴上，并随望远镜一起上下转动；竖直度盘的读数指标线与竖盘指标水准管相连，当该水准管气泡居中时，指标线处于某一固定位置。显然，照准轴水平时的度盘读数与照准目标时度盘读数之差，即为所求的竖直角 α 。
光学经纬仪就是根据上述测角原理而设计制造的一种测角仪器。
【例3-2】 测定一点竖直角时，若仪器高不同，但都瞄准目标同一位置，则所测竖直角（ ）。 （不同）