全站儀可視為光學、電子、經(jīng)緯儀和激光測距儀。此外，內(nèi)部電路和計算機系統(tǒng)將兩個功能結(jié)合起來。目標點的三維坐標通過計算儀器測量的斜距、水平角和垂直角的計算實現(xiàn)。

例如，三坐標測量機測量地面上某一點的三維坐標是以下過程：

1、在已知的某一點上建立儀器，該點必須能夠與被測點通過視線。

2、建立測量站：輸入測量站的NEZ三維坐標值

3、對準后視角：儀器自動計算輸入后視角或輸入后視角NE坐標的坐標方位角。方位角是指測量站點-后視點基線的坐標方位角。操作望遠鏡照射到后視點，單擊OK，儀器自動將其水平度板值設(shè)置為方位角，即配電站。之后，如果您旋轉(zhuǎn)望遠鏡，望遠鏡指向的水平度板值是該方向的坐標方位角。

4、測量目標棱鏡：根據(jù)目標棱鏡中心，按測量鍵，儀器開始測量從儀器中心到目標棱鏡的斜距，同時獲得垂直磁盤讀數(shù)（請注意，垂直磁盤不需要設(shè)置磁盤匹配，因為儀器中有垂直傳感器。一般情況下，儀器中可設(shè)置垂直磁盤的水平方向為0或天頂為0。這兩種設(shè)置都不會影響儀器的輸出。儀器的望遠程鏡中心-目標的仰/俯角）。

三坐標測量機根據(jù)測量的仰/俯角和斜距，從目標到儀器的平距和高度差可以通過三角函數(shù)解決。通過正確計算目標點的平坦、坐標方位角和NE坐標，可以正確計算目標點的NE坐標；測量站點高程、儀器高度（從儀器望遠程鏡中心到測試站點的高度差）、從儀器望遠程鏡中心到目標棱鏡的高度差、目標棱鏡高度（從目標棱鏡中心到地面的目標點的高度差）是已知的，目標點的高度可以通過四個計算得到；因此，可以測量目標點的NEZ坐標。

整個全站儀的所有其他功能也基于這三種物理測量數(shù)據(jù)的計算。