Lorsqu'il est utilisé pour l'arpentage géographique, un théodolite peut aider à déterminer la distance et la hauteur d'un élément, par exemple une colline ou montagne. En mesurant l'angle horizontal, par rapport au nord, de la fonction à partir de deux endroits différents une distance connue, la distance peut être calculée par la trigonométrie. Une fois que la distance est connue, la hauteur peut être déterminée de la même manière, en mesurant l'angle vertical de la caractéristique par rapport à la ligne d'horizon.