首先要弄清楚全站儀的原理。

全站儀的本質是一臺電子經緯儀+一臺相位測距儀。

電子經緯儀是測角的儀器，即用水平光柵度盤和豎曲光柵度盤來測量水平角和豎直角。

測距儀是測量儀器中心到稜鏡的直線距離的。

全站儀裡面的資料鏈（通訊協議）會將水平度盤讀數，垂直度盤讀數，測得的直線距離三個引數提供給資料處理模組，資料處理模組加以計算後就能實現操作介面上的各種方法，像後視，座標測量，座標放樣，後方交會，懸高測量。。。

以座標放樣為例，全站儀裡面的工作邏輯是這樣的：

設定測站點的座標NEZ和儀高H，得到儀器中心的三維座標N,E,Z+H

對後視，方法有兩種，輸入方位角，或輸入座標。細心的人就會發現，輸入不論是輸入方位角還是輸入座標，都不需要輸入後視點的高程。輸入座標後儀器一般會顯示計算出的測站到後視點的方位角，直接輸入方位角就是輸入自己計算的測站點到後視點的方位角。然後照準後視點，點選確定。關鍵的一步來了：這時儀器後臺的操作是將後視點的這個方向的水平度盤值設定成方位角！

至此，全站儀的設站工作就已經完成了。下面就可以直接進行未知點座標測量了。

拔動望遠鏡，照準目標，按下測量鍵，然後儀器內部的邏輯是這樣的：

將當前度盤的水平角（即座標方位角，直接就是水平度盤讀數），豎直角（即與水平方向或與垂直方向的夾角，儀器可以設定為天頂角為0還是水平角為0）和測得的斜距（經過稜鏡中心距和大氣折射改正的）傳輸給資料處理模組。

資料處理模組根據，豎直角和斜距計算出水平距離和高差，根據測站點儀器中心的座標N,E，水平距離和座標方位角用座標正演算法計算出置鏡點的平面座標，根據測站點的儀器中心高程和該點到置鏡點的高差（由豎直角和斜距計算而得），還有置鏡點的稜鏡中心到測點高度（稜鏡杆和鏡頭架一般已經考慮了，可以在稜鏡杆上直接讀數）就可以計算出置鏡點的高程。

然後將算得的置鏡點的三維座標NEZ顯示的螢幕上，由使用者按需要儲存到儀器記憶體就完成了一個測量過程。

全站儀的其他測量或放樣的程式都是類似的資料處理邏輯。

全站儀可以看作一臺光電經緯儀和一臺鐳射測距儀，加上內部電路和計算機系統將兩者功能結合,透過由儀器測得的斜距，水平角和豎直角經過計算來實現對目標點的三維座標測量。例如，測量地面上某點的三維座標是如下過程：1.架設儀器在某一己知點上，該點必須能與被測點通視2.建立測站：輸入測站點的NEZ三維座標值3.對後視：輸入後視方位角或輸入後視點NE座標由儀器自動計算出座標方位角，該方位角是指測站點-後視點基線的座標方位角。操作望遠鏡照準後視點，點選ok，儀器則自動將其水平度盤在該方向的角度值設為座標方位角值了，是為“配盤”。以後你轉動望遠鏡，望遠鏡的指向的水平度盤值就是該方向的座標方位角。4.測量目標稜鏡：照準目標稜鏡中心，按測量鍵，儀器開始測量儀器中心到目標稜鏡的斜距，同時得到豎盤讀數（注意，豎盤是不需要設定“配盤”的，因為儀器內建有垂直感測器，一般儀器裡面可以設定豎盤水平方向為0或天頂為0，兩種設定都不影響儀器輸出儀器望遠鏡中心-目標的仰/俯角）。根據測得的仰/俯角和斜距，透過三角函式即可解出目標到儀器的平距和高差。平距，座標方位角和測站點的NE座標透過座標正算即可解出目標點的NE座標；測站點高程，儀高（儀器望遠鏡中心到測站點的高差），儀器望遠鏡中心到目標稜鏡的高差，目標稜鏡高（目標稜鏡中心到地面目標點的高差）均為己知量，透過四則運算即可得到目標點的高程；因此，目標點的NEZ座標即可測得。全站儀其他的一切功能也都是基於這三個物理測量資料經過計算機輔助計算而實現的。