Ein Nivelliergerät dient dazu, Höhenunterschiede zwischen zwei oder mehreren Punkten zu bestimmen. Es richtet sich waagerecht aus und misst ausschließlich in der Vertikalen. Ein Theodolit hingegen kann sowohl horizontale als auch vertikale Winkel messen. Dadurch eignet er sich zur Bestimmung von Richtungen, Achsen und Punktlagen im Gelände. Während das Nivelliergerät vor allem für Höhenmessungen genutzt wird, ist der Theodolit ein Winkelmessgerät. Der wesentliche Unterschied liegt also in der Art der Messung: Höhen versus Winkel.

Ein Theodolit misst lediglich horizontale und vertikale Winkel. Für Entfernungen benötigt man bei ihm zusätzliche Hilfsmittel wie ein Maßband. Ein Tachymeter ist eine Weiterentwicklung des Theodolits und kann neben den Winkeln auch Entfernungen elektronisch messen. Dadurch lassen sich Punkte direkt in Koordinaten berechnen. Das Tachymeter ist somit ein vollständiges Vermessungsgerät für Richtung, Höhe und Distanz. Der Hauptunterschied liegt darin, dass der Theodolit nur Winkel misst, während das Tachymeter zusätzlich Entfernungen bestimmt.

Ein Theodolit misst Winkel, indem man mit seinem Fernrohr bestimmte Punkte anvisiert. Das Fernrohr kann nach links, rechts, oben und unten bewegt werden. Im Gerät befinden sich Skalen oder Sensoren, die die genaue Stellung des Fernrohrs anzeigen. So kann man ablesen, in welchem Winkel zwei Punkte zueinander stehen. Auf diese Weise bestimmt man Richtungen und Neigungen im Gelände. Insgesamt funktioniert der Theodolit, indem er die Drehbewegungen des Fernrohrs präzise erfasst.

Die Genauigkeit eines Theodolits hängt vom Modell und seinem Einsatzbereich ab. Präzisionsgeräte erreichen oft Werte zwischen 1 und 5 Bogensekunden. Einfachere Baustellentheodolite liegen meist bei etwa 20 bis 30 Bogensekunden. Sehr hochwertige Geräte für die Ingenieurvermessung können sogar unter 1 Bogensekunde messen. Die tatsächliche Genauigkeit hängt auch von der stabilen Aufstellung und dem sicheren Arbeiten ab. Elektronische Theodolite bieten in der Regel eine bessere Ablesegenauigkeit als ältere optische Modelle.

Der Name Theodolit tauchte erstmals im Jahr 1571 in der Form „theodolitus“ auf. Seine genaue Herkunft ist bis heute nicht eindeutig geklärt. Vermutet wird eine Wortbildung mit griechischen Elementen wie „thea“, was so viel wie sehen bedeutet. Es gibt aber auch Hinweise auf mögliche arabische Einflüsse oder eine Verbindung zum Begriff alidade. Sicher ist nur, dass der Begriff im 16. Jahrhundert geprägt wurde. Die genaue Wortherkunft bleibt jedoch historisch unsicher.

Ein Theodolit wird verwendet, um Winkel im Gelände genau zu messen. Er bestimmt sowohl horizontale als auch vertikale Winkel. Dazu visiert man mit dem Fernrohr nacheinander verschiedene Punkte an und liest die Winkelwerte ab. So lässt sich feststellen, in welche Richtung eine Strecke verläuft oder wie stark eine Fläche geneigt ist. Theodolite werden beim Abstecken von Gebäuden und in der Vermessung eingesetzt. Insgesamt ermöglichen sie eine präzise Bestimmung von Richtungen und Neigungen.

Um mit einem Theodolit abzulesen, richtet man das Gerät zuerst waagerecht aus und schaut durch das Fernrohr. Dann visiert man den gewünschten Punkt an und bringt das Fadenkreuz genau darauf. Anschließend liest man den horizontalen Winkel auf der entsprechenden Skala oder dem Display ab. Danach kann man auch den vertikalen Winkel auf der Vertikalskala ablesen. Durch das Anvisieren weiterer Punkte entstehen die Winkel zwischen ihnen. So lassen sich Richtungen und Neigungen bestimmen.

Einen Theodolit nutzen vor allem Vermessungsingenieure und Geodäten, die damit Punkte im Gelände genau bestimmen. Auch Bauleiter und Poliere verwenden ihn, wenn präzise Achsen oder Richtungen auf einer Baustelle festgelegt werden müssen. Im Straßen-, Brücken- oder Tunnelbau ist er ebenfalls wichtig. Archäologen setzen ihn ein, um Fundstellen exakt einzumessen. Kartografen nutzen ihn zur Erfassung von Geländedaten. Insgesamt wird der Theodolit überall dort eingesetzt, wo exakte Winkel- und Richtungsmessungen notwendig sind.

Ein Theodolit kann Strecken nicht selbst messen. Er ist ausschließlich dafür gemacht, horizontale und vertikale Winkel zu bestimmen. Möchte man mit einem Theodolit Entfernungen messen, braucht man zusätzliche Hilfsmittel wie ein Maßband oder einen Distanzmesser. Für Aufgaben, bei denen Winkel und Strecken zusammen erfasst werden sollen, nutzt man stattdessen ein Tachymeter. Dieses hat eine integrierte elektronische Distanzmessung. Daher bleibt der Theodolit ein reines Winkelmessgerät.

Eine Totalstation ist ein modernes Vermessungsinstrument, das Winkel, Entfernungen und Koordinaten von Punkten misst. Sie kombiniert die Funktionen eines Theodolits zur Winkelmessung und eines Tachymeters zur Entfernungsbestimmung. Zusätzlich verfügt sie über eine elektronische Datenverarbeitung, die die gemessenen Daten speichert, berechnet und in Koordinaten umwandelt. Sie wird hauptsächlich in der Vermessung, im Bau und bei Geodatenaufnahmen verwendet. Insgesamt ermöglicht die Totalstation eine schnelle und präzise Bestimmung von Punkten und deren Koordinaten.

Eine Totalstation misst horizontale und vertikale Winkel sowie Entfernungen und berechnet daraus die Koordinaten von Punkten. Sie speichert die Messdaten automatisch und ermöglicht die digitale Weiterverarbeitung dieser Daten. Damit können die Koordinaten schnell berechnet und dokumentiert werden. Viele Modelle bieten automatische Messfunktionen, die eine manuelle Ausrichtung des Instruments überflüssig machen. Totalstationen sind besonders präzise und werden in der Vermessung, Geodäsie und im Bau eingesetzt. Sie ermöglichen genaue Geländeaufnahmen und Bauvermessungen, auch über große Entfernungen.