Un teodolite è un dispositivo per misurare gli angoli orizzontali e verticali. Il teodolite tradizionale è costituito da uno strumento di puntamento che può essere ruotato orizzontalmente e verticalmente e da due piastre circolari calibrate, posizionate in modo da misurare l’entità della rotazione orizzontale o verticale in gradi. Puntando lo strumento di puntamento, che può essere un telescopio, su un oggetto, è possibile misurarne gli angoli orizzontali e verticali rispetto ad opportuni punti di riferimento. Normalmente, questi sarebbero il nord vero per gli angoli orizzontali e l’orizzonte per gli angoli verticali. I teodoliti sono stati utilizzati nella navigazione e nell’astronomia e sono oggi più comunemente impiegati nei rilievi topografici, sia per l’edilizia e la costruzione che nei rilievi geografici.
Quando viene utilizzato per il rilevamento geografico, un teodolite può aiutare a determinare la distanza e l’altezza di un elemento, ad esempio una collina o una montagna. Misurando l’angolo orizzontale, relativo al nord vero, dell’elemento da due posizioni diverse a una distanza nota, la distanza può essere calcolata mediante trigonometria. Una volta nota la distanza, l’altezza può essere determinata allo stesso modo misurando l’angolo verticale dell’elemento rispetto all’orizzonte.
È difficile identificare con precisione la data in cui fu costruito il primo teodolite, poiché nel corso della storia sono stati introdotti una varietà di dispositivi con vari gradi di somiglianza con un teodolite moderno. La prima testimonianza di un dispositivo di questo tipo risale al 150 aC circa nell’antica Grecia; era chiamato dioptra e aveva due piastre metalliche che potevano essere ruotate orizzontalmente e verticalmente, insieme a un metodo di livellamento che prevedeva tubi contenenti acqua. Era usato per osservazioni astronomiche. Il termine “teodolite” apparve per la prima volta nel 1571 quando il matematico inglese Leonard Digges descrisse uno strumento per misurare gli angoli chiamato “theoloditus”; tuttavia, sembra che misurasse solo angoli orizzontali. Nel 1653, William Leybourn, un geometra e autore inglese, fornì una descrizione dettagliata di un teodolite che poteva misurare angoli sia orizzontalmente che verticalmente e incorporava una bussola e un mirino.
I teodoliti moderni funzionano sugli stessi principi dei loro predecessori, ma con miglioramenti in termini di precisione e portabilità. Hanno mirini telescopici e possono misurare gli angoli con una precisione fino a un decimo di secondo d’arco. Un teodolite elettronico spesso incorpora un dispositivo a infrarossi per misurare le distanze e può avere un processore e un software per eseguire calcoli e memorizzare i risultati internamente o scaricarli su un laptop o PC. Questo tipo di sistema è talvolta chiamato “stazione totale”.