竖直角的观测方法
见图5-3-7，一个测回的具体观测步骤为：
（1）以盘左照准目标B花杆（用十字丝中丝近中央处切准目标B花杆的顶部），转动竖盘指标水准器微动螺旋使竖盘指标水准器气泡居中，读取竖盘读数L，这称为上半测回。
（2）将望远镜倒转180度，以盘右照准目标B花杆（用十字丝中丝近中央处切准目标B花杆的顶部），转动竖盘指标水准器微动螺旋使竖盘指标水准器气泡居中，读取竖盘读数R，这称为下半测回。
如果经纬仪带竖盘指标水准器自动补偿装置，则在安置好经纬仪后应立即打开自动补偿装置工作钮（此时若转动经纬仪照准部可听到自动补偿装置工作时的轻微“滴答”声），竖直角测量结束后应马上关闭自动补偿装置工作钮（以保护自动补偿装置），然后才能卸仪器。带竖盘指标水准器自动补偿装置的经纬仪测量竖直角照准目标后可直接读取竖盘读数。
若需要对竖直角测量n个测回，则重复（1）、（2）动作n次。
竖直角观测数据的处理
一测回竖直角观测的数据处理方法如下。
5.3.6.1 计算竖盘指标差x
x=（L＋R－360°）/2 （3-5-18）
5.3.6.2 判别竖盘结构
国内、外光学经纬仪的竖盘结构有2种，一种是盘左仰角竖盘读数小于90°的经纬仪（本书称之为Ⅰ类经纬仪，其竖盘的刻划顺序见图5-3-8）、另一种是盘左仰角竖盘读数大于90°的经纬仪（本书称之为Ⅱ类经纬仪，其竖盘的刻划顺序见图5-3-9）。同一台经纬仪只须判别一次。
（a） （b） （a） （b）
图5-3-8 Ⅰ类经纬仪竖盘的刻划顺序 图5-3-9 Ⅱ类经纬仪竖盘的刻划顺序
5.3.6.3 计算一测回竖直角δ
（1）对于Ⅰ类经纬仪
δ=90°－L＋x （3-5-19）
或
δ= R－270°－x （3-5-20）
（2）对于Ⅱ类经纬仪
δ=L－90°－x （3-5-21）
或
δ=270°－ R＋x （3-5-22）
5.3.6.4 多测回数据处理
若对竖直角测量了n个测回，则可计算出n个δ（为了便于表达改写为δi），n个δi计算时的竖盘指标差不得超限（2″级经纬仪指标差变化容许值为±15″；6″级经纬仪为±25″），若超限则重测超限测回，若不超限则取平均值作为最终的竖直角δ′。
δ′=∑δi /n （3-5-23）
对竖盘指标差进行超限约束的原因是，每台仪器的竖盘指标差在一定时间内的变化通常是很小的（可视为固定角）。观测过程中竖盘指标差的变化是仪器误差、观测误差和外界条件的联合影响导致，因此，约束了竖盘指标差的变化也就是约束了观测误差。
经纬仪竖盘指标自动补偿装置的特点：
现代经纬仪全部采用竖盘指标自动归零补偿装置。所谓竖盘指标自动归零补偿装置就是当经纬仪稍有倾斜时，这种装置会自动调整光路使读数相当于水准管气泡居中时的读数，这时的指标差为零。竖盘自动归零补偿装置的基本原理与自动安平水准仪的补偿装置原理大致相同。竖盘指标自动归零补偿装置的构造主要有两类形式，都是借助重力作用达到自动补偿、读出正确读数目的的。一类是液体补偿器（利用液面在重力作用下自动水平达到补偿目的）、另一类是吊丝补偿器（利用吊丝悬挂补偿元件，在重力作用下稳定于某个位置达到补偿目的）。补偿装置使用日久也会发生变动，因此观测竖直角前也需要对指标差进行检验，若发现指标差超限，可打开照准部支架上调节指标差的盖板，调整里面的两个调整螺丝，使读数窗指标对准正确的竖盘读数即可。