在从事工程技术、工程测量的人眼中，这属于常识，写出来很是初级的科普文，而关注这件事的人却少得可怜。让我们来相对简单地谈谈。因为是科普，说法比较大众，也有不严谨的地方。其实不是教材。
　　你先说水平仪吧，我可以断定你要说的其实是水平仪，因为水平仪的功能可以在你解释水平仪的时候一起解释，下面就是。其基本原理有两种：第一种是首先获得水平视线，这种视线通过360度旋转而得到的平面与水平面是完全平行的;第二种是对观察结果进行量化，即对观察结果进行清晰的标注或数字描述和判断。
　　这第一条原则的实现非常简单。实际上就是所谓的水准仪，简单的说就是一个望远镜筒下安一个水平面，望远镜筒可以旋转一个星球。
　　它的主体是一个望远镜筒，上面有十字线，可以在下面看到。经调整下部支腿及旋钮，可达到水平，简称水平。
　　一小盘，其中装着液体，有一个小气泡，然后在正中画一个小圆圈，只要气泡在圆圈中间，仪器就会水平。有时不是圆形，而是长条水平管，长度如下：
　　如上图所示，在一个平面上放置两个90度的气泡，调节使两个气泡都处于中间，仪器是水平的。
　　第二个原理就是量化观测结果，我们用水准尺。
　　这个尺子一般是木头或者铝合金的，长从2米到5米(可伸缩)不等，把它戳在要测的点上，用已经调平的水准仪观测，看见的内容是这样:
　　如果一个平面上三个不在同一直线的点的读数完全相同，那这个面理论上就是水平的。同理可以测出两个点之间的高差。
　　要测一张桌子平不平，用小气泡就行了。测一个大平面比如楼面，就用水准仪。现在有红外线、电子等多种更高级的水准仪了，但大致原理一样。
　　在水准仪的基础上，经纬仪就是让望远镜筒能平面转360度的同时可以立面转至少180度，而且平转、竖转的角度数都可以精确的读出。
　　这是个比较初级的经纬仪，它的观测视野与普通的水准仪有所不同，视野中心不只有十字线，总之用这个和上面看到的水准尺，不但可以观测高度读数，还可以根据一个计算公式较准确的读出水平距离。我们现在更多的使用功能更强大的全站仪，基本原理是相同的，但是是用光学原理测量距离，精度非常高。
　　全球坐标系统以0度经线和0度纬线的交点为原点，任意一点都可以用唯一的数据来描述，我们利用卫星测绘技术，可以几秒钟确定任意一点的坐标，工程位置也是以关键点位的坐标来确定的。那么，能测出两点间的距离，也能测出准确的角度，应用三角函数原理，这个平面里的基本几何问题就都可以解决了吧，轴线边线交点什么的都可以找到了。