Le théodolite a, par rapport au niveau, la possibilité de mesurer la rotation de l'appareil autour de son axe vertical et de fixer l'origine de cette mesure en station horizontale, ainsi que de mesurer les angles verticaux de la visée par rapport au plan horizontal de référence.

La lecture des angles: l'orientation
La lecture des angles se fait par rapport à une direction naturelle comme le Nord ou artificielle comme une orientation horizontale particulière de l'objet (ref). L'angle se mesure dans le sens des aiguilles d'une montre. Aussi l'angle ou le gisement (G) d'un segment orienté [N] -> [N+1], (GN/N+1) sera égal au gisement inverse [N+1] -> [N] (GN+1/N) + 180° ou 200 grades.

L'angle entre deux segments se fait à partir d'une station installée à leur intersection [N]. On fait alors une visée arrière sur l'extrémité [N-1] d'un segment et on ajuste le 0 de la graduation sur cette direction. On fait une visée avant sur l'extrémité de l'autre segment [[N+1] et on lit l'angle Â. Cet angle, entre les deux segments est appelé Ag ou Ad si, dans le sens de parcours [N]->[N+1], on tourne à gauche ou à droite. Le gisement d'un point [N+1] est égale à : G[N-1] + 180° +Ag (ou -Ad) Éventuellement si l'angle obtenu est plus grand que 360° ou 400g, on lui soustrait 360° ou 400g.