定義
定義1：過某點的重力線在大地水準面上的交點的天文子午面到過該交點的重力切線和過另一點的重力線在大地水準面上的交點所組成的平面的夾角。
定義2：量度地面目標方向線偏離正北的角度，即從地面上某點的天文子午線指北方向，按順時針方向至另一目標方向線間的水平角。
地面上一個測站點至另一個目標的天文方位角，是測站至目標的垂直面與測站子午面間的夾角。也就是測站至目標的水平方向與北點間的夾角，由北點起算沿順時針量取，常用α表示。天文方位角是用天文測量方法實際測定的，它是以鉛垂線和水準面為基準的。
意義
真方位角在測繪、地質與地球物理勘探、航空、航海、炮兵射擊及部隊行進時等，都廣泛使用。例如雷達定向時，需要真方位角；航海中，需要真方位角進行導航，在礦藏探測、開採中也要用到真方位角。某點指向北極的方向線叫真北方向線，而經線，也叫真子午線。從某點的真北方向線起，依順時針方向到目標方向線間的水平夾角，叫該點的真方位角。在現代大地測量中，利用GPS可以快速、準確的得到各點在WGS-84橢球下的經緯度，利用不同橢球之間的轉換參數，可以得到各點在不同橢球面上的大地坐標。
測量
在一些工程套用領域，如管線方向控制、雷達天線、機場跑道、火箭發射等的方向測定等，都需要測定天文方位角。
天文方位角測定的基本原理
測站至地面目標的天文方位角是測站子午圈和通過測站-地面目標的垂直圈的水平夾角，其值由真北方向按順時針(由天頂向天底方向看)方向量測。
在天文定位三角形中，如果已知測站的天文緯度和觀測天體的赤經α和赤緯δ，又量測了某一時刻該天體的天頂距z和鐘面時X，進而通過實踐比對和查閱天文年曆可內插觀測時刻該天體的時角t，則
天文方位角或
天文方位角則地面目標相對於測站的方位角α為
天文方位角式中，Q為地面目標與天體的夾角。利用式(1)和式(3)計算α的方法稱為天體時角法測定方位角，利用式(2)和式(3)計算α的方法稱為天體天頂距法測定方位角。
北極星任意時角法測定方位角
根據規範，在二、三等天文方位角測定中，需顧及垂直軸傾斜改正δ和周日光行差改正δ，計算地面目標天文方位角的公式為
天文方位角式中,
天文方位角其中，M為觀測的地面目標的經緯儀水平方向讀數；M為觀測北極星的經緯儀水平方向讀數。
太陽天頂距法測定方位角
太陽天頂距法是白天觀測，但是其精度較低，僅能滿足四等天文測量的要求。太陽天頂距法的公式為
天文方位角式中，
天文方位角其中，M為觀測的地面目標的經緯儀水平方向讀數；M為觀測太陽的經緯儀水平方向讀數。
儀器定向
在進行天文測量時，在觀測前，要將經緯儀的視準軸安置在天文子午面內，這項工作稱為儀器定向。通常，儀器定向的方法是：觀測北極星讀取鐘面時，計算出該瞬間北極星方位角值，然後按此方位角配置水平盤讀數，最後旋轉照準部，使水平度盤讀數為零度。這樣就完成了儀器定向。
