全站儀可以看作一臺光電經(jīng)緯儀和一臺激光測距儀，加上內(nèi)部電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將兩者功能結(jié)合,通過由儀器測得的斜距，水平角和豎直角經(jīng)過計(jì)算來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)測量。例如，測量地面上某點(diǎn)的三維坐標(biāo)是如下過程：

1.架設(shè)儀器在某一己知點(diǎn)上，該點(diǎn)必須能與被測點(diǎn)通視

2.建立測站：輸入測站點(diǎn)的NEZ三維坐標(biāo)值

3.對后視：輸入后視方位角或輸入后視點(diǎn)NE坐標(biāo)由儀器自動計(jì)算出坐標(biāo)方位角，該方位角是指測站點(diǎn)-后視點(diǎn)基線的坐標(biāo)方位角。操作望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)后視點(diǎn)，點(diǎn)擊ok，儀器則自動將其水平度盤在該方向的角度值設(shè)為坐標(biāo)方位角值了，是為“配盤”。以后你轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡的指向的水平度盤值就是該方向的坐標(biāo)方位角。

4.測量目標(biāo)棱鏡：照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測量鍵，儀器開始測量儀器中心到目標(biāo)棱鏡的斜距，同時得到豎盤讀數(shù)（注意，豎盤是不需要設(shè)置“配盤”的，因?yàn)閮x器內(nèi)置有垂直傳感器，一般儀器里面可以設(shè)置豎盤水平方向?yàn)?或天頂為0，兩種設(shè)置都不影響儀器輸出儀器望遠(yuǎn)鏡中心-目標(biāo)的仰/俯角）。根據(jù)測得的仰/俯角和斜距，通過三角函數(shù)即可解出目標(biāo)到儀器的平距和高差。平距，坐標(biāo)方位角和測站點(diǎn)的NE坐標(biāo)通過坐標(biāo)正算即可解出目標(biāo)點(diǎn)的NE坐標(biāo)；測站點(diǎn)高程，儀高（儀器望遠(yuǎn)鏡中心到測站點(diǎn)的高差），儀器望遠(yuǎn)鏡中心到目標(biāo)棱鏡的高差，目標(biāo)棱鏡高（目標(biāo)棱鏡中心到地面目標(biāo)點(diǎn)的高差）均為己知量，通過四則運(yùn)算即可得到目標(biāo)點(diǎn)的高程；因此，目標(biāo)點(diǎn)的NEZ坐標(biāo)即可測得。全站儀其他的一切功能也都是基于這三個物理測量數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算而實(shí)現(xiàn)的。