Les théodolites sont des instruments d'arpentage importants qui sont utilisés lors de la mesure des angles verticaux et horizontaux. Les théodolites sont utilisés dans l'industrie de la construction et pour des applications de cartographie. Ces appareils électroniques sont particulièrement utiles dans des endroits éloignés et ont été adaptés pour une utilisation en météorologie et en technologie de fusée. Parce que les théodolites peuvent mesurer l'emplacement, ils sont également utilisés à des fins de navigation.
Construction de base

Un théodolite fondamental comprend un petit télescope qui est connecté à des mécanismes qui mesurent les angles verticaux et horizontaux. Le théodolite est fixé à une base qui tourne sur un trépied. Le télescope lui-même est fixé sur des axes horizontaux et verticaux. Le télescope est ajusté pour pointer vers l'objet qui est observé, et les angles sont ensuite vérifiés sur les deux échelles qui sont incorporées dans le télescope. Dans les théodolites les plus récents disponibles, les lectures des cercles horizontaux et verticaux sont effectuées par un encodeur rotatif. Les théodolites les plus modernes intègrent des outils de mesure infrarouge.
Échelle verticale

Cette échelle, également appelée cercle vertical, intègre une échelle à 360 degrés. L'échelle verticale est fixée avec son centre dans une position colinéaire par rapport à l'axe du tourillon. Cette échelle est utilisée pour mesurer l'angle vertical, qui existe entre l'horizontale et l'axe de collimation, ou ligne de visée.
Pince verticale et vis tangente

La pince verticale, qui est positionnée sur un étalon, maintient le télescope à un angle spécifique. Une fois relâchée, cette pince permet une transition libre du télescope. Avec la pince verticale en place, la vis tangente verticale permet d'effectuer des réglages fins.
Échelle horizontale

Cette échelle, également appelée cercle horizontal, incorpore une échelle complète à 360 degrés. L'échelle horizontale est généralement positionnée entre les plaques inférieure et supérieure. Cette échelle ou cercle a été conçu pour une rotation indépendante complète. L'échelle horizontale est utilisée pour délimiter la direction horizontale dans laquelle le télescope sera pointé, par rapport à une direction fixe.
La pince horizontale inférieure et la vis tangente

Cette pince fixe le cercle horizontal à la plaque inférieure . Le cercle peut tourner autour de l'axe vertical, une fois la pince desserrée. Même lorsqu'il est serré, il est possible de faire tourner le cercle horizontal, en utilisant la vis tangente inférieure horizontale.
Lecture du cercle et micromètre optique

Dans les théodolites modernes, les deux cercles sont généralement lus à travers un seul oculaire. Cet oculaire est généralement positionné sur l'une des normes. Des miroirs intégrés à l'instrument réfléchissent la lumière sur les cercles verticaux et horizontaux pour faciliter la lecture.