天文方位角(astronomical azimuth)又称“真方位角”。从地面上某点的真子午线按顺时针方向至另一目标方向线的水平角。天文方位角从指北方向起算．经东、南、西至北，其角值为0°至360°。它是天文观测直接测定。

定义1：过某点的重力线在大地水准面上的交点的天文子午面到过该交点的重力切线和过另一点的重力线在大地水准面上的交点所组成的平面的夹角。

定义2：量度地面目标方向线偏离正北的角度，即从地面上某点的天文子午线指北方向，按顺时针方向至另一目标方向线间的水平角。

地面上一个测站点至另一个目标的天文方位角，是测站至目标的垂直面与测站子午面间的夹角。也就是测站至目标的水平方向与北点间的夹角，由北点起算沿顺时针量取，常用α表示。天文方位角是用天文测量方法实际测定的，它是以铅垂线和水准面为基准的。

真方位角在测绘、地质与地球物理勘探、航空、航海、炮兵射击及部队行进时等，都广泛使用。例如雷达定向时，需要真方位角；航海中，需要真方位角进行导航，在矿藏探测、开采中也要用到真方位角。某点指向北极的方向线叫真北方向线，而经线，也叫真子午线。从某点的真北方向线起，依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角，叫该点的真方位角。在现代大地测量中，利用GPS可以快速、准确的得到各点在WGS-84椭球下的经纬度，利用不同椭球之间的转换参数，可以得到各点在不同椭球面上的大地坐标。

在一些工程应用领域，如管线方向控制、雷达天线、机场跑道、火箭发射等的方向测定等，都需要测定天文方位角。

天文方位角测定的基本原理

测站至地面目标的天文方位角是测站子午圈和通过测站-地面目标的垂直圈的水平夹角，其值由真北方向按顺时针(由天顶向天底方向看)方向量测。

在天文定位三角形中，如果已知测站的天文纬度和观测天体的赤经α和赤纬δ，又量测了某一时刻该天体的天顶距z和钟面时X，进而通过实践比对和查阅天文年历可内插观测时刻该天体的时角t，则

或

则地面目标相对于测站的方位角αN为

式中，Q为地面目标与天体的夹角。利用式(1)和式(3)计算αN的方法称为天体时角法测定方位角，利用式(2)和式(3)计算αN的方法称为天体天顶距法测定方位角。

北极星任意时角法测定方位角

根据规范，在二、三等天文方位角测定中，需顾及垂直轴倾斜改正δb和周日光行差改正δa，计算地面目标天文方位角的公式为

式中,

其中，M目标（Target）为观测的地面目标的经纬仪水平方向读数；M北极星（Polaris）为观测北极星的经纬仪水平方向读数。

太阳天顶距法测定方位角

太阳天顶距法是白天观测，但是其精度较低，仅能满足四等天文测量的要求。太阳天顶距法的公式为

式中，

其中，M目标（Target）为观测的地面目标的经纬仪水平方向读数；M真太阳（Real-sun）为观测太阳的经纬仪水平方向读数。

仪器定向

在进行天文测量时，在观测前，要将经纬仪的视准轴安置在天文子午面内，这项工作称为仪器定向。通常，仪器定向的方法是：观测北极星读取钟面时，计算出该瞬间北极星方位角值，然后按此方位角配置水平盘读数，最后旋转照准部，使水平度盘读数为零度。这样就完成了仪器定向。