水平角的测量方法有很多种，常用的方法是测回法和方向法。测回法一般用于测量两个方向形成的单个水平角；方向法一般用于测量三个及以上方向形成的多个水平角。
1）测回法测量水平角
测回法就是用盘左和盘右同时观测某个角度，盘左是必要观测，盘右是多余观测，必要观测是求得某个角度的基本数据，多余观测起检核观测数据是否有粗差并提高精度的作用。现以图2.14中以O为测站点，以A，B为目标，测量水平角∠AOB为例，说明测回法的观测步骤。
（1）测站与目标安置
在测站点O安置经纬仪，并进行对中、整平。在A，B点上竖立花杆、测钎或觇牌。
（2）盘左观测（上半测回）
如图2.14（a）所示，置望远镜于盘左位置（也称正镜位置，即观测者面对目镜时竖直度盘在望远镜的左边），松开照准部制动螺旋，顺时针旋转照准部使望远镜大致照准左边目标A，拧紧照准部制动螺旋，用水平微动螺旋使望远镜十字丝的竖丝精确照准目标A，读取水平度盘读数0°01′06″，记入观测手簿表2.1，松开照准部制动螺旋，继续顺时针方向转动照准部，用同样的方法照准右边的目标B，读取水平度盘读数85°36′18″，记入观测手簿表2.1。盘左观测完成，上半测回测得水平角为：
图2.14 测回法测量
（3）盘右观测（下半测回）
如图2.14（b）所示，倒转望远镜成盘右位置（也称倒镜位置，即观测者面对目镜时竖直度盘在望远镜的右边），按上述方法先照准目标B进行读数，再逆时针照准目标A进行读数，分别设为265°36′30″和180°01′24″，并记入相应的表2.1。这样就完成了下半测回的操作，测得水平角为：
表2.1 水平角观测记录与计算（测回法）
（4）一测回角度计算
上述的上、下半测回合起来称为一测回。如果两个半测回测得的角值互差（称为半测回差）在规定的限差范围内，就可以取其平均值作为一测回的观测结果，即
（5）多测回测量
在水平角观测中，当测角精度要求较高时，需要观测多个测回，然后取其平均值。另外为了减少度盘刻划不均匀误差的影响，各测回的起始读数应按180°/n的差值设置，其中n为测回数。假如测量4个测回，则第1，2，3，4测回起始读数依次设置为0°，45°，90°，135°稍大一点。其他测回的测量方法同第一测回，光学经纬仪起始读数的设置用度盘变换手轮或复测扳手，电子经纬仪起始读数的设置用“锁定键”完成。
记录人员在手簿的记录与计算中，要及时地进行测站限差的检查，发现问题应及时纠正，乃至重测。对于DJ6经纬仪，测站限差有：上、下两个半测回角值之差40″，测回差24″；对于DJ2经纬仪，测站限差有：上、下两个半测回角值之差13″，测回差9″。
（6）测回法角度计算注意事项
①水平角的计算是用所测水平角的右侧目标水平读数减左侧目标的水平读数，如果结果小于零，应在结果的基础上加上360°。
②在进行水平角计算时，注意方向值和角值的区别。在表2.1中，0°01′06″、85°36′18″等为方向值，85°35′12″、85°35′06″等为水平角值。
2）方向观测法测水平角
如果在一个测站上需要观测三个以上方向时，常采用方向观测法（又称为全圆测回法或全圆方向观测法），以加快观测速度，并便于计算测站上所有的水平角。如图2.15所示，O为测站点，A，B，C，D为四个待测方向，采用方向观测法观测水平角，其观测步骤如下：
（1）测站与目标安置
在测站点O安置经纬仪，并进行对中、整平。在A，B，C，D点上竖立花杆、插钎或觇牌。
（2）盘左观测（上半测回）
如图2.15所示，置望远镜于盘左位置，顺时针旋转照准部使望远镜大致照准所选定的起始方向（又称零方向）A，拧紧照准部制动螺旋，用水平微动螺旋使望远镜十字丝的竖丝精确照准目标A，将度盘配置在稍大于0°00′00″的读数处，读取水平度盘读数，记入观测手簿（表2.2）。精确照准时，同样要根据目标的成像大小，采用单丝平分目标或双丝卡住目标，并尽量照准目标的底部。
松开照准部制动螺旋，顺时针方向转动照准部，用同样的方法依次照准目标B，C，D，并分别读取水平度盘读数，记入观测手簿（表2.2）。最后使望远镜再一次精确照准目标A，读取水平度盘读数并记入观测手簿。
以上观测顺序可归纳为ABCDA，称为上半测回。最后一步返回起始方向A的操作称为“归零”，目的是检查在观测过程中水平度盘的位置有无变动。(www.xing528.com)
（3）盘右观测（下半测回）
如图2.15所示，倒转望远镜成盘右位置，按上述方法先照准目标A进行读数，再依次照准目标D，C，B进行读数。最后再一次精确照准目标A，读取水平度盘读数分别记入观测手簿（表2.2）中。这样就完成了下半测回的操作，观测次序可归纳为ADCBA，盘右位置再一次返回起始方向A的操作称为第二次“归零”。
图2.15 方向观测法观测水平角
与测回法相同，采用全圆测回法测角有时也需要观测多个测回，应该根据测回数相应地配置每个测回起始方向的度盘读数。记录人员要及时地进行手簿的记录、计算和检查，以确保观测成果满足测站限差的要求。有关规范对全圆测回法的限差要求见表2.3。
（4）计算
表2.2中有关计算的基本步骤如下：
表2.2 水平角观测记录与计算（全圆测回法）
①计算半测回归零差。计算上、下半测回各自起始读数的差值。例如表2.2中第一测回上、下半测回的归零差分别为24″-06″=18″，18″-12″=06″。当半测回归零差满足要求后方可进行后续计算，否则查明原因，直至重测。
②计算同一测回2C值，并比较一测回内2C互差（一测回内2C最大值和最小值差值）。
如表2.2中第一测回OB方向，其2C=71°52′06″-（251°52′00″-180°）=+06″，第一测回内2C互差为12″。
③计算各个方向的平均读数。
如表2.2中第一测回OB方向，其
对于起始方向，先分别求其平均读数，如0°01′09″和0°01′21″，再求出这两者的平均值0°01′15″作为起始方向最终的方向值。
④计算归零后的方向值。将起始方向的方向值减去0°01′15″，化归为零，将其他方向的平均读数减去起始方向的方向值0°01′15″就得到归零后的方向值。
⑤计算各测回归零后的方向平均值。当各测回同一方向值较差满足要求后，取各个测回同名方向值的平均值作为最终的方向值。
⑥计算水平角的角值。用后一个方向的方向值减去相邻前一个方向的方向值，就得到这两个方向之间的水平角角值。
表2.3为全圆测回法测站限差要求。表中有关限差的说明如下：
①半测回归零差：半测回起始方向的两次读数之差，等于第二次读数减去第一次读数。
②同一测回2C互差：C为仪器的视准轴误差，2C值等于盘左读数减去盘右读数与±180°的和。
③各测回同一方向值较差：分别计算每个测回各个方向的方向值，并对同一方向的方向值进行相互比较，其差值应满足规范要求。
表2.3 全圆测回法测站限差要求
3）水平角测量的重测及原始数据更改的规定
（1）重测的规定
重测是观测结果超过规定的限差要求，而需要重新进行的完整测回观测。重测通常是在基本测回完成后进行，其规定如下：
①因读错、测错、半测回角值互差或归零差超限、碰动仪器、气泡偏离过大或中途发现观测条件不佳而放弃的测回，均应重测。
②2C互差超限、半测回角值互差超限、各测回方向值互差超限均应重测。
③采用方向法观测时，每测回重测的方向数不得超过全部方向的1/3，否则应重测。
（2）数据更改规定
①读记错误的秒值不许改动，应重新观测。读记错误的度、分值，必须在现场更改，但同一方向盘左、盘右、半测回方向值（半测回角值）三者不得同时更改两个相关的数字。另外，同一测回不得有两个相关的数字连环更改，否则应重测。
②凡更改错误，均应将错误的数字用单横线整齐画去，在其上方写出正确的数字。需要重测的测回可以从左上角至右下角用斜线画去。凡画改的数字或不合格成果，均应在备注栏注明原因，比如测错、记错、算错、重测。
③补测和重测的结果不得记录在测错的数据所在页之前。
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