在同一竖直面内，一点到目标的方向线（即视线）与特定方向线（即通过仪器横轴中心的水平线）之间的夹角，称为竖直角（或高度角），用α表示。竖直角有正负之分。其角值范围为0°～±90°，视线上倾称为仰角，其值为正值；视线下倾称为俯角，其值为负值。若特定方向取天顶方向（即该点的铅垂线反方向）所构成的竖直角，称为天顶距，用符号Z表示，其角值范围为0°～180°，没有负值。

测角原理如图2-2所示。在测站点A上安置一带有竖直刻度圆盘的测角仪器，竖直刻度盘的中心通过水平视线，为便于读数，仪器上设置一不随读盘上下旋转而变动的指标线（且处于铅垂位置）。当视线水平时，指标线在度盘上的对应刻度为90°；当视线对准目标时，指标线在度盘上的对应刻度则为n。那么目标方向的高度角为

图2-2　竖直角测量原理

式中　α——竖直角；

n——照准时读数。

要注意的是不同厂家生产的仪器其竖直角计算公式有所不同。我国生产的普通光学经纬仪，竖直角的计算公式为

盘左竖直角：　(www.daowen.com)

盘右竖直角：　

式中　L——盘左读数；

R——盘右读数。

另外，目标方向的天顶距为

由此可见，为完成水平角和竖直角的测量，测量使用的仪器必须具备水平度盘、竖直度盘和能在水平方向左右旋转，而且也能在竖直方向上下旋转，用于瞄准不同方向、不同高度目标的望远镜。经纬仪正是根据上述角度测量原理制成的测角仪器。