确定地面上两点的相对位置，除知道两点的水平距离之外，还须确定直线与基本方向之间的夹角。确定直线与基本方向之间的角度关系，称为直线定向。
一、基本方向的分类
1.真子午线方向
通过地面上某点并指向地球南北极的方向，称为该点的真子午线方向。真子午线方向是通过天文观测的方法或用陀螺经纬仪测定的。
2.磁子午线方向
磁针自由静止时，磁针轴线所指的方向（磁南北方向），称为磁子午线方向，磁子午线方向可用罗盘仪测定。
3.坐标纵轴（X轴）方向
在测量工作中，通常采用平面直角坐标（或高斯平面直角坐标）确定地面点的位置，因此，取坐标纵轴（X轴）作为直线定向的基本方向。
二、直线方向的表示方法
1.方位角
从基本方向的北端起，顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角，角值在0°～360°之间。如图4-15所示，若基本方向ON为真子午线方向，则A1，A2，A3，A4分别为直线01，02，03，04的真方位角，以A表示。若ON为磁子午线方向，则各角分别为相应直线的磁方位角，以Am表示。若ON为坐标纵轴（X轴）方向，则各角分别为相应直线的坐标方位角或称方向角，以α表示。
图4-15 方位角
图4-16 象限角
2.象限角
从基本方向的北端或南端起，顺时针或逆时针方向量至某直线的锐角，并注出象限名称，称为象限角。角值在0°～90°，以R表示。如图4-16所示，01，02，03，04的象限角分别表示为：R01=北东35°；R02=南东30°；R03=南西50°；R04=北西55°。
三、几种方位角之间的关系
1.真方位角与磁方位角的关系
由于地磁的两极与地球两极并不重合，故某点的真子午线方向与磁子午线方向是不一致的，它们之间的夹角称为磁偏角，以δ表示，如图4-17（a）所示。当磁针北端偏于真子午线以东时，叫东偏（+δ），如图4-17（b）；偏于真子午线以西时，叫西偏（-δ），如图4-14（c）。因此，直线的真方位角与磁方位角之间有下列关系：
A=Am±δ （4-16）
式中的磁偏角δ东偏为正，西偏为负。
图4-17 几种方位角之间的关系
2.正反方位角的关系
地球表面上各点的真子午线均汇聚于两极，赤道上各点除外，其余地面上各点的真子午线方向彼此都不平行，如图4-18所示，A和B是同一纬圈上两个地面点，其真子午线方向相交于地轴延长线上。A，B两点真子午线方向间的夹角γ，称为子午线收敛角。因此，同一直线上各点的真方位角是不完全相等的。如图4-19所示，在线段1—2上，点1是线段的起点，点2是线段的终点，若以1—2的走向为直线正方向，而2—1的走向为直线反方向，则A12为正方位角，A21为反方位角。由图可见，正反方位角的关系为
A21=A12+180°+γ （4-17）
即同一直线的正反方位角相差180°+γ。
图4-18 子午线收敛角
图4-19 正反真方位角
3.正反坐标方位角、正反象限角关系
在小地区内或在同一投影带内，坐标纵轴方向是相互平行的，因此正反坐标方位角正好相差180°，如图4-20所示，即
α21=α12+180° （4-18）
图4-20 正反方位角的关系
当两点间距离不大，直线起点、终点的真子午线间的夹角γ很小，可以忽略不计，即它们的子午线收敛角视为零时，此时的正反象限角其数值相等，而象限的名称则相反。例如，R12=NE80°30′；R21=SW80°30′。
4.坐标方位角与象限角的关系
在计算工作中，有时把坐标方位角换成象限角。它们之间的关系可根据直线在所属的象限位置来确定，其关系列于表4-2。
表4-2 坐标方位角与象限角的关系表