全站儀按其外觀結構可分為兩類：

（1）積木型（Modular，又稱組合型）早期的全站儀，大都是積木型結構，即電子速測儀、電子經緯儀、電子記錄器各是一個整體，可以分離使用，也可以通過電纜或接口把它們組合起來，形成完整的全站儀。

（2）整體型（Integral）隨著電子測距儀進一步的輕巧化，現代的全站儀大都把測距，測角和記錄單元在光學、機械等方面設計成一個不可分割的整體，其中測距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠鏡的視準軸為同軸結構。這對保證較大垂直角條件下的距離測量精度非常有利。

    全站儀的望遠鏡實現了視準軸、測距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠物鏡與調焦透鏡間設置分光棱鏡系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)實現望遠鏡的多功能，即既可瞄準目標，使之成像于十字絲分劃板，進行角度測量。同時其測距部分的外光路系統(tǒng)又能使測距部分的光敏二極管發(fā)射的調制紅外光在經物鏡射向反光棱鏡后，經同一路徑反射回來，再經分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測距需要在儀器內部另設一內光路系統(tǒng)，通過分光棱鏡系統(tǒng)中的光導纖維將由光敏二極管發(fā)射的調制紅外光傳也送給光電二極管接收 ，進行而由內、外光路調制光的相位差間接計算光的傳播時間，計算實測距離。

    同軸性使得望遠鏡一次瞄準即可實現同時測定水平角、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定功能。加之全站儀強大、便捷的數據處理功能，使全站儀使用極其方便。

    雙軸自動補償：在作業(yè)時若全站儀縱軸傾斜，會引起角度觀測的誤差，盤左、盤右觀測值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動補償系統(tǒng)，可對縱軸的傾斜進行監(jiān)測，并在度盤讀數中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正(某些全站儀縱軸傾斜可允許大至±6′），也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動按豎軸傾斜改正計算式計算，并加入度盤讀數中加以改正，使度盤顯示讀數為正確值，即所謂縱軸傾斜自動補償。

坐標測量：

（1）設定測站點的三維坐標。

（2）設定后視點的坐標或設定后視方向的水平度盤讀數為其方位角。當設定后視點的坐標時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設定后視方向的水平度盤讀數為其方位角。

（3）設置棱鏡常數。

（4）設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

（5）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

（6）照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標。