Un théodolite est un appareil permettant de mesurer les angles horizontaux et verticaux. Le théodolite traditionnel se compose d’un instrument de visée qui peut être tourné horizontalement et verticalement, et de deux plaques circulaires calibrées, positionnées de manière à mesurer la quantité de rotation horizontale ou verticale en degrés. En pointant l’instrument de visée, qui peut être un télescope, vers un objet, il est possible de mesurer ses angles horizontaux et verticaux par rapport à des points de référence appropriés. Normalement, ce serait le nord vrai pour les angles horizontaux et l’horizon pour les angles verticaux. Les théodolites ont été utilisés dans la navigation et l’astronomie et sont aujourd’hui le plus souvent employés dans l’arpentage – soit pour le bâtiment et la construction, soit dans les levés géographiques.
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 une montagne. En mesurant l’angle horizontal, par rapport au nord géographique, de l’entité à partir de deux emplacements différents à une distance connue l’un de l’autre, la distance peut être calculée par trigonométrie. Une fois la distance connue, la hauteur peut être déterminée de la même manière en mesurant l’angle vertical de l’élément par rapport à l’horizon.
Il est difficile d’identifier avec précision la date à laquelle le premier théodolite a été construit, car tout au long de l’histoire, une variété d’appareils ressemblant à des degrés divers à un théodolite moderne ont été introduits. Le premier enregistrement d’un appareil de ce type date d’environ 150 avant notre ère dans la Grèce antique; il s’appelait une dioptre et avait deux plaques métalliques qui pouvaient être tournées horizontalement et verticalement, ainsi qu’une méthode de nivellement impliquant des tubes contenant de l’eau. Il a été utilisé pour des observations astronomiques. Le terme théodolite est apparu pour la première fois en 1571 lorsque le mathématicien anglais Leonard Digges a décrit un instrument de mesure des angles appelé theoloditus ; cependant, il semble qu’il n’ait mesuré que des angles horizontaux. En 1653, William Leybourn, un arpenteur et auteur anglais, a fourni une description détaillée d’un théodolite qui pouvait mesurer les angles à la fois horizontalement et verticalement et incorporait une boussole ainsi qu’un viseur.
Les théodolites modernes fonctionnent sur les mêmes principes que leurs prédécesseurs, mais avec des améliorations en termes de précision et de portabilité. Ils ont des viseurs télescopiques et peuvent mesurer des angles avec une précision allant jusqu’à un dixième de seconde d’arc. Un théodolite électronique intègre souvent un dispositif infrarouge pour mesurer les distances et peut avoir un processeur et un logiciel pour effectuer des calculs et stocker les résultats en interne ou les télécharger sur un ordinateur portable ou un PC. Ce type de système est parfois appelé station totale.