水平角是测站点至两目标的方向线在水平面上投影的夹二面角。在测量中，把地面上的实际观测角度投影在测角仪器的水平度盘上，然后按度盘读数求出水平角值。是推算边长、方位角和点位坐标的主要观测量。水平角是在水平面上由0－360度的范围内，按顺时针方向量取。
测量步骤：
设O为测站点，A、B为观测目标，
用测回法观测OA与OB两方向之间的水平角β，具体施测步骤如下。
（1）在测站点O安置经纬仪，在A、B两点竖立测杆或测钎等，作为目标标志。
（2）将仪器置于盘左位置，转动照准部，先瞄准左目标A，读取水平度盘读数aL，设读数为0?01′30″，记入水平角观测手簿表3-1相应栏内。松开照准部制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右目标B，读取水平度盘读数bL，设读数为98?20′48″，记入表3-1相应栏内。以上称为上半测回，盘左位置的水平角角值（也称上半测回角值）βL为：βL=bL－aL=98?20′48″－0?01′30″=98?19′18″
（3）松开照准部制动螺旋，倒转望远镜成盘右位置，先瞄准右目标B，读取水平度盘读数bR，设读数为278?21′12″，记入表3-1相应栏内。松开照准部制动螺旋，逆时针转动照准部，瞄准左目标A，读取水平度盘读数aR，设读数为180?01′42″，记入表3-1相应栏内。以上称为下半测回，盘右位置的水平角角值（也称下半测回角值）βR为：βR=bR－aR=278?21′12″－180?01′42″=98?19′30″上半测回和下半测回构成一测回。
方向观测法：
方向观测法简称方向法（又称全圆观测法），适用于在一个测站上观测两个以上的方向。设O为测站点，A、B、C、D为观测目标，用方向观测法观测各方向间的水平角，具体施测步骤如下：（1）在测站点O安置经纬仪，在A、B、C、D观测目标处竖立观测标志。（2）盘左位置 选择一个明显目标A作为起始方向，瞄准零方向A，将水平度盘读数安置在稍大于0?处，读取水平度盘读数，记入表3-2方向观测法观测手簿第4栏。松开照准部制动螺旋，顺时针方向旋转照准部，依次瞄准B、C、D各目标，分别读取水平度盘读数，记入表3-2第4栏，为了校核，再次瞄准零方向A，称为上半测回归零，读取水平度盘读数，记入表3-2第4栏。零方向A的两次读数之差的绝对值，称为半测回归零差，归零差不应超过表3-3中的规定，如果归零差超限，应重新观测。以上称为上半测回。（3）盘右位置 逆时针方向依次照准目标A、D、C、B、A，并将水平度盘读数由下向上记入表3-2第5栏，此为下半测回。上、下两个半测回合称一测回。为了提高精度，有时需要观测n个测回，则各测回起始方向仍按180?/n的差值，安置水平度盘读数。
全组合测角法
全组合测角法，每次取两个方向组成单角，将所有可能组成的单角分别采取测回法进行观测。各测站的测回数与方向数的乘积应近似地等于一常数。由于每次只观测两个方向间的单角，可以克服各目标成像不能同时清晰稳定的困难 ，缩短一测回的观测时间，减少外界条件的影响，易于获得高精度的测角成果。适用于高精度三角测量。
观测竖直角以望远镜十字丝的水平丝分别按盘左和盘右照准目标，读取竖直度盘读数为一测回。如测站上有几个观测目标，先在盘左依次观测各目标，再在盘右依相反顺序进行观测。读数前，必须使竖盘指标水准气泡严格居中。
