Der Elevationswinkel ist das Maß für den Winkel, den die horizontale Ebene, in der sich ein Beobachter befindet, und ein Objekt oberhalb der horizontalen Ebene bilden. Der Beobachter steht am Scheitelpunkt des Winkels. Der Schnittpunkt der Winkelstrahlen mit der vertikalen Linie vom Objekt zur horizontalen Ebene bildet ein rechtwinkliges Dreieck. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diesen Winkel bei bekannter Höhe und Entfernung zu bestimmen, und Geräte wie Sextanten können verwendet werden, um den Winkel zu messen. Bei bekanntem Elevationswinkel ist es möglich, die Höhe und Entfernung des beobachteten Objekts zu bestimmen.
Befindet sich der Beobachter direkt unter dem Objekt, dessen Höhenwinkel gemessen wird, beträgt der Winkel 90 Grad. Ein Objekt auf derselben horizontalen Ebene wie der Beobachter hat eine Höhe von null Grad. Das Maß für den Elevationswinkel kann zwischen diesen beiden Werten liegen.
Obwohl der Sextant traditionell verwendet wird, um den Höhenwinkel von Himmelsobjekten für Navigationszwecke zu messen, kann er verwendet werden, um den Höhenwinkel jedes Objekts zu bestimmen. Um einen Sextanten zu verwenden, hält der Betrachter das Werkzeug an ein Auge und richtet es auf das erhabene Objekt. Gradmarkierungen auf dem Sextanten geben den Winkel an, den die horizontale Ebene des Beobachters und der sich schneidende Strahl bilden, der auf das erhabene Objekt zeigt.
Die geometrischen und mathematischen Konzepte, die mit rechtwinkligen Dreiecken verbunden sind, können verwendet werden, um unbekannte Werte von Abstand und Winkel zu bestimmen, und einfache Trigonometrie kann verwendet werden, um nach unbekannten Werten aufzulösen, solange mindestens zwei bekannt sind. Wenn die Höhe des Objekts und der Abstand zwischen dem Betrachter bekannt sind, kann der Elevationswinkel bestimmt werden, indem der Tangens des Winkels ermittelt wird – das Verhältnis von Höhe zu Abstand. Wenn der Winkel und entweder die Höhe oder der Abstand bekannt sind, kann die Unbekannte auf die gleiche Weise bestimmt werden. Es ist auch möglich, den Elevationswinkel zu bestimmen, wenn nur ein bekannter Wert gegeben ist, obwohl dies die Verwendung fortgeschrittener trigonometrischer Konzepte erfordert.