在进行地面点位确定时，需要进行角度测量。角度测量是确定地面点位的基本要素之一，也是我们在测量工作中三个基本观测量之一，也即角度、距离、高程。
角度测量分为水平角测量和竖直角测量。
所谓水平角是指：地面上某点到两个目标的方向线垂直投影到水平面上所形成的夹角，它是一个两面角，也即包含两条视线的铅垂面所形成的夹角，通常用β表示，取值范围为：顺时针0°~360°，其作用是用于确定点的平面位置。
竖直角是指：在同一铅垂面内，观测视线与水平线之间的夹角，也可看作观测视线与水平面的夹角，它是一个线面角，又称倾角，用α表示，范围：-90°~ + 90 °，仰角为正，俯角为负。用于两点间高差计算、斜距改正成平距。
为了测定水平角值，可以在角顶的铅垂线上安置一个水平度盘，度盘中心在过B点的铅垂线上，通过望远镜分别瞄准目标A和C，其在水平度盘上相应读数为a和c，那么水平角即为β=c-a=右目标读数c-左目标读数a。
竖直角与水平角一样，其角度值为度盘上两个方向的读数之差，所不同的是，竖直角的两个方向中一个是水平方向，对某种经纬仪来说，视线水平时的竖直角为0度或90度，所以在测量竖直角时，只要瞄准目标，读出竖盘读数，即可计算出垂直角。
经纬仪是一种根据测角原理设计的测量水平角和竖直角的测量仪器。可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取。整套仪器由仪器、脚架部两部分组成。
经纬仪最初的发明与航海有着密切的关系。在十五 十六世纪，英国、法国等一些发达国家，因为航海和战争的原因，需要绘制各种地图、海图。最早绘制地图使用的是三角测量法，就是根据两个已知点上的观测结果，求出远处第三点的位置,但由于没有合适的仪器，导致角度测量手段有限，精度不高，由此绘制出的地形图精度也不高。而经纬仪的发明，提高了角度的观测精度，同时简化了测量和计算的过程，也为绘制地图提供了更精确的数据。后来经纬仪被广泛地使用于各项工程建设的测量上。经纬仪是由英国机械师西森(Sisson)约于1730年首先研制的，后经改进成型，正式用于英国大地测量中，世界上第一台经纬仪Ramsden Theodolite mode-B,1783年英国制造,材料为青铜,水平盘直径为0.9m,重量91kg,使用特制的四轮弹簧马车运输。1904年，德国开始生产玻璃度盘经纬仪。随着电子技术的发展，60年代出现了电子经纬仪。在此基础上，70年代制成电子速测仪。
经纬仪根据度盘刻度和读数方式的不同，分为电子经纬仪和光学经纬仪。目前我国主要使用光学经纬仪和电子经纬仪，游标经纬仪早已淘汰。根据精度进行划分，分为精密经纬仪和普通经纬仪。按精度从高精度到低精度分：DJ0.7,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等（D,J分别为大地和经纬仪的首字母，紧跟其后的阿拉伯数字代表仪器的精度，0.7、1、2、6、30分别为该经纬仪一测回方向观测中误差，单位为秒，例如：DJ6表示其一测回方向中误差为“6”的经纬仪型号，其他型号可为此类推）。
经纬仪从总体上来说由三部分组成：基座、照准部和水平度盘。
照准部是指经纬仪水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转部分的总称。照准部主要由竖轴、望远镜、竖直度盘、读数设备、照准部水准管和光学对中器等组成。
（1）竖轴：照准部的旋转轴称为仪器的竖轴。通过调节照准部制动螺旋和微动螺旋，可以控制照准部在水平方向上的转动。
（2）望远镜 ：望远镜用于瞄准目标。望远镜的旋转轴称为横轴。通过调节望远镜制动螺旋和微动螺旋，可以控制望远镜的上下转动。望远镜的视准轴垂直于横轴，横轴垂直于仪器竖轴。因此，在仪器竖轴铅直时，望远镜绕横轴转动扫出一个铅垂面。
（3）竖直度盘 ：竖直度盘用于测量垂直角，竖直度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。
（4）读数设备： 读数设备用于读取水平度盘和竖直度盘的读数。
（5）照准部水准管： 照准部水准管用于精确整平仪器。水准管轴垂直于仪器竖轴，当照准部水准管气泡居中时，经纬仪的竖轴铅直，水平度盘处于水平位置。
（6）光学对中器： 光学对中器用于使水平度盘中心位于测站点的铅垂线上
基座部分有脚螺旋，用于置平仪器，水平度盘部分由纵轴套及水平度盘组成，水平度盘套在轴套的外围。水平度盘是固定不动的，仪器转动时，水平度盘指标（指针）随照准部一起转动，在水平度盘上进行读数。
包括:竖盘(vertical circle) 、竖盘指标水准管(vertical index bubble tube)、及其微动螺旋；
特点：读数指标线固定不动，而整个竖盘随望远镜一起转动；
竖盘的注记形式：有顺时针与逆时针两种。
构造特点
- 竖盘随望远镜一起转动。
- 竖盘与读数指标相互脱离。
- 竖盘气泡居中，指标铅垂。
与水平度盘一样,竖盘也是全圆360分划,不同之处在于其注字方式有顺、逆时针之分。 在正常情况下,视线水平时竖盘读数应为90或270。
竖盘安装在望远镜横轴一端,随望远镜一起绕横轴转动,读数指标不动,且竖盘平面与横轴相垂直，竖盘刻划中心位于横轴中心上。
竖盘指标与竖盘指标水准管固连在一起，当竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘指标处于正确位置，竖盘读数正确。
当照准部水准管气泡居中时，竖盘为一竖直平面。
竖盘读数指标装置，主要有两种结构形式：带有竖盘指标水准管装置和竖盘指标自动补偿装置。
读数装置主要包括度盘和度盘指标，为了读取度盘上不足一格的小角值，读数装置中都设有测微装置，另外，为了缩小仪器体积而又能提高读数精度，通常均采用放大或显微装置进行读数。
测微装置是指量测经纬仪度盘上不足一分划值的读数设备。作用是借助显微镜把度盘上分划像放大并读出不足一分划值的零数。常用的有分微尺测微器、平行玻璃板测微器和光楔测微器等。
分微尺测微器：分微尺测微器的结构简单，读数方便，具有一定的读数精度，广泛应用于J6级光学经纬仪。国产J6级光学经纬仪，除北京红旗外，均采用这种装置。这类仪器的度盘分划度为1°，按顺时针方向注记。其读数设备是由一系列光学零件组成的光学系统。读数的主要设备为读数窗上的分微尺，水平度盘与竖盘上1°的分划间隔，成象后与分微尺的全长相等。上面的窗格里是水平度盘及其分微尺的影象，下面的窗格里是竖盘和其分微尺的影象。分微尺分成60等分，格值1′，可估读到0.1′。读数时，以分微尺上的零线为指标。度数由落在分微尺上的度盘分划的注记读出，小于1′的数值，即分微尺零线至该度盘刻度线间的角值，由分微尺上读出。
平行玻璃板测微器：采用单平板玻璃测微器读数的光学经纬仪有北京红旗Ⅱ型、瑞士Wild T1型等。单平板玻玻测微器主要由平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮组成。转动测微轮，通过齿轮带动平板玻璃和与之固连在一起的测微尺一起转动；测微尺和平板玻璃同步转动，单平板玻璃测微器读数窗的影象:下面的窗格为水平度盘影象；中间的窗格为竖直度盘影象；上面较小的窗格为测微尺影象。度盘分划值为30′，测微尺的量程也为30′ ，将其分为90格，即测微尺最小分划值为20″，当度盘分划影象移动一个分划值(30′)时，测微尺也正好转动30′。
1 、架设仪器：
将经纬仪放置在架头上，使架头大致水平，旋紧连接螺旋。
2 、对中：
目的是使仪器中心与测站点位于同一铅垂线上。可以移动脚架、旋转脚螺旋使对中标志准确对准测站点的中心。
3 、整平：
目的是使仪器竖轴铅垂，水平度盘水平。根据水平角的定义，是两条方向线的夹角在水平面上的投影，所以水平度盘一定要水平。
粗平：伸缩脚架腿，使圆水准气泡居中。
检查并精确对中：检查对中标志是否偏离地面点。如果偏离了，旋松三角架上的连接螺旋，平移仪器基座使对中标志准确对准测站点的中心，拧紧连接螺旋。
精平：旋转脚螺旋，使管水准气泡居中。
4 、瞄准与读数：
① 目镜对光：目镜调焦使十字丝清晰。
② 瞄准和物镜对光：粗瞄目标，物镜调焦使目标清晰。注意消除视差。精瞄目标。
③ 读数：
调整照明反光镜，使读数窗亮度适中，旋转读数显微镜的目镜使刻划线清晰，然后读数。
经纬仪整平步骤:
一、对中：
1、打开脚架安置仪器
弯腰松开三个脚架固定螺旋打开脚架。要领：左手扶脚架上端同时转动脚架，右手依次松开三个固定螺旋。注意以松开能抽动架腿即可，不要松的太多。直腰左手将脚架提起与肩同高，同时同时转动脚架，右手依次拧紧三个固定旋。
双手握两个架腿空间的下方，保持双手平行打开架腿，将脚架架在点位上方。要领：三个架腿呈等边三角形，点位处在三角形的正中，每个架腿距离点40—50公分，同时眼睛与架头平视，保证架头水平。取出经纬仪放在脚架上，用连接螺栓固定。
2、对中
调整对点器的物镜对光螺旋和目镜对光螺旋，看清地面点位和对点圆环，双手保持平行握住架腿，稍微提起两个脚架慢慢移动，使对点器对准点位。要领：双手要保持平行，凭感觉保持架头平行，当架头不平行时，区分倾斜方向后，前后移动某一架腿，使架头平行。（架头平行是保证整平速度的关键条件）
二、粗平：
1、看清园气泡所在位置，判别应该升高或降低那个架腿。要领：必须用架腿进行粗平，不能用脚螺旋进行粗平，否则对点器偏离太多。
2、升降架腿使圆水准器泡居中。要领：升降架腿时左手大拇指压在活动的架腿上，其余四只抓紧固定的架腿，这样即使松开紧固螺旋架腿也不会大起大落，同时还可以控制架腿的微调。另外，升降架腿时，园气泡的移动范围只能在本位置的±90度内，否则会造成升降过量，影响粗平速度。
三、精平：
1、将管水准器与任意两个脚螺旋平行，旋转这两个脚螺旋使长气泡居中。要领：脚螺旋转动不能超过90度，否则造成对点器严重偏离点位。
2、将管水准器转动90度，与刚才的两个脚螺旋连线垂直，旋转剩下的一个脚螺旋使长气泡居中。要领：此时一定不要转动步骤1中的两个螺旋，否则将破坏步骤1中调整好的平行线。
3、再返回转动90度，看气泡是否居中。很可能稍有偏差，再调平。
四、再对中：
1、看对点器是否还在点位中心，如不在中心，稍微松开连接螺旋，使仪器能够在架头上移动，轻轻移动仪器，使对点器精确对准点位，拧紧连接螺旋。要领：此时的架头应该水平，否则移动仪器后将造成气泡严重偏离。
2、如果移动仪器不能使其对中，将仪器移回架头中心，拧紧连接螺旋，看对点器用三个脚螺旋对中，再重复进行粗平—精平—再对中操作。
五、再精平
1、重复精平操作，严格使长气泡居中。
2、如果此项操作中，任何一个脚螺旋转动超过90度，还需要进行再对中—再精平。
经纬仪进行瞄准的步骤：1、对中整平；2、初瞄（水平、竖向转动望远镜找到目标）；3、调节物镜和目镜,使十字丝和目标清晰；4、微动转到望远瞄镜准目标.
测定一点到两目标的方向线在水平面上垂直投影线间的夹角的工作。此夹角称水平角。测水平角时，将经纬仪安置在测站点O上对中、整平。对中，就是用垂球、对中杆或光学对中器，将仪器中心(即水平度盘中心)安置在通过测站点的铅垂线上。整平，是利用照准部水准器整平仪器，使水平度盘水平。在两目标点A、B树立标杆或其他标志，作为仪器照准时的目标。观测时，用望远镜视线精确地依次照准目标A和B，并通过读数设备读出水平度盘上的相应读数;再按度盘读数计算水平角值。测水平角的方法有测回法、复测法和方向观测法三种。
测回法
适用于观测两个方向之间的水平角。
观测时，正镜(竖直度盘位于望远镜左侧，又称盘左)位置用经纬仪望远镜依次照准目标A、B，并读取水平度盘读数a左、b左，得∠AOB，角值β左=b左-a左，称上半测回;纵转望远镜，再用倒镜(竖直度盘位于望远镜右侧，又称盘右)位置观测，得下半测回，角值β右=b右-a右。上、下两个半测回称一测回，角值β=(β左+β右)/2。可用差值d=β左-β右检核观测正确性。正、倒镜观测可以消除仪器误差和提高测角精度。根据所测角度的精度要求，选用合适的经纬仪和测回次数。多个测回测角时，用测回间角值之差进行检核，并取各测回角值的平均值为最终结果。
方向观测法
适用于在一个测站上测量两个以上的方向。它是在一测回内，把测站上所需观测的方向一并观测，以求出各方向的方向值，角度值由有关方向值相减而得。
测站O上要观测5个目标。在上半测回中，用正镜位置顺时针方向旋转照准部，从起始方向A (又称零方向) 开始依次照准A、B、C、D、E、A并读取水平度盘读数。由起始方向A开始，最后又回到A的观测，称为“归零”，以检查水平度盘位置有无转动。纵转望远镜，下半测回用倒镜位置逆时针方向旋转照准部，依次照准A、E、D、C、B、A并读数。这种半测回归零的方向观测法称为全圆方向观测法。待测方向数少于4个，观测时一般可不“归零”。方向观测法主要用于二等及其以下的三角观测，测回数依测角精度而定。方向数大于6时，一测回观测时间较长，难以保证必要的观测精度，可分组进行观测。
2C值=盘左-（盘右±180）是一个测回内盘左与盘右的差值 2C的最大值与最小值之差称为“2C互差”。在进行水平角的测量时更多的是关注2C互差。 就是说2C互差是指同一测回内各方向2C之间的差值。
2C通常叫做两倍照准差，就是测量仪器在观测同一个方向时盘左和盘右测量的角度值之差。2C产生的原因，主要是仪器本身的制作工艺问题，可以理解为视准轴与水平度盘0刻划之间的夹角，盘左照准目标时度盘读数产生了一个+C角，盘右读数时则产生一个-C角，所以盘左-盘右就得到一个差数2C。
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