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利用陀螺的惯性原理来定向的测斜仪。其定向部件是方位陀螺仪，它是利用修正装置、消除地球自转影响的三自由度陀螺仪。自由陀螺仪相对固定坐标系的稳定性（又叫定轴性）和进动规律，是陀螺测斜仪的工作基础。因方位陀螺仪的主轴能保持在水平和初始给定的方位上，所以，可作为钻孔方位角测量的基准。钻孔方位角(α)的测量是由钻孔测量起点平面Q（陀螺仪地面定向方位）与钻孔终点平面(Z) (钻孔倾斜方向)间的终点角(φ)，根据钻孔顶角数值换算而得（见图）。
