两条相交的空间直线在水平面上投影的夹角称为水平角。如图3-1所示，A、B、C是地面上任意三点，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。值得注意的是∠ABC是空间角而不是水平角。
图3-1 水平角测量原理
为测出水平角 β ，可以设想在过角顶B点上方架设一台仪器，仪器上有一个水平安置的带有顺时针刻划、注记的圆盘，即水平度盘，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
β =右目标读数 m -左目标读数 n
由上述可知，进行水平角观测的仪器，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照准设备，以便精确照准方向不同、高度不同、远近不同的目标。