原理 经纬仪是根据测角原理设计的。为了测定水平角，必须在通过空间两方向线交点的铅垂线上，水平地放置一个带有角度分划的圆盘──水平度盘（图2）。图上，OAA1竖直面与水平度盘的交线在度盘上得到读数ɑ,OBB1竖直面与水平度盘的交线在度盘上得到读数b,b减ɑ就是圆心角β,即为水平角A1O1B1的角值β1。为了测定竖直角,又必须竖放一个圆盘──竖直度盘。由于竖直角的一个方向是特定的方向（水平方向或天顶方向），所以只需在竖直度盘上读取视线指向欲测目标时的读数，即可获得竖直角值。
类别 经纬仪的种类很多，按精度可分为普通经纬仪和精密经纬仪，有一定的系列标准。中国生产的精密光学经纬仪，一测回水平方向中误差不大于±0.7″,其望远镜放大倍数为56倍、45倍、30倍,水平度盘直径158毫米，最小读数值0.2″，竖直度盘直径88毫米,最小读数值 0.4″。经纬仪按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪；按轴系又可分为复测经纬仪和方向经纬仪。
目前最常用的是光学经纬仪。为使作业方便，提高效率，这类仪器在原有基础上又有所改进。例如采用正像望远镜；快调焦、慢调焦机构；同轴制动、微动机构；度盘读数数字化，用带有分划尺的读数显微镜或带有光学测微器的读数显微镜；两个度盘影像呈现不同颜色；粗、精配置度盘机构以及竖盘指标自动归零装置等。
还有某些具有特殊功能的经纬仪，例如，带有光学测距装置的视距经纬仪；利用磁针定磁北方位的罗盘经纬仪；将陀螺仪和经纬仪组合，能测定真北方位的陀螺经纬仪（见矿山测量）；利用激光形成可见视准轴，能进行导向、定位和准直测量的激光经纬仪；进行地面摄影的摄影经纬仪；自动跟踪测量的电影经纬仪；自动测角和记录的电子经纬仪；以及将电子经纬仪、电磁波测距装置、微型信息处理机和记录器等综合成单体整机的电子速测仪。电子速测仪不仅可在现场迅速获得斜距、平距、高差（或高程）和坐标增量（或坐标）等数据，并能自动显示、打印和穿孔记录，或在磁带上存贮数据，还可建立数字地形模型，或利用专用接口与计算机连接自动成图。
在如隧道工程等黑暗环境下作业时，利用 LDT520对测点发射的可见激光束可高效率实施方向控制和点位定位。阴天环境下，激光束有效作业半径达600m，黑暗环境下则更远。