如图4 所示，在立木树干边竖立3 m 长的标尺，标尺上有两个观察标志线，离地面0.7 m 的标志线为基础高H_0.7，3 m 处标志线为固定高H₃；任意选择观测点O，分别测量基础高H_0.7、固定高H₃ 及树顶的视线倾角θ₁、θ₂、θ₃； 根据三角函数原理，基础高与固定高间距△ H=H₃-H_0.7=3-0.7=D×（tgθ₂-tgθ₁）， 水平距离S= △ H/（tgθ₂-tgθ₁）=2.3/（tgθ₂-tgθ₁），树高H=S×（tgθ₃-tgθ₁）+0.7=2.3（tgθ₃-tgθ₁）/（tgθ₂-tgθ₁）+0.7， 可见，距离与树高都是倾角的函数。

图4 测高、测距原理
Fig.4 Principles of height and horizontal distance measurement

当双轴倾角传感器显示0°磁针处于静止时，转动机座，指南针指向正北时，按下方位角计数键，设定转角传感器的角度为方位角0°，然后仪器顺时针旋转，方位角变量等于原方位角加水平旋转角度（若仪器逆时针旋转等于原方位角减水平旋转角度），在不断左右调节对准目标时，通过水平旋转角度的正负变化，再次按下方位角计数键则显示方位角读数。

将仪器对准观测点的标高为仪器高时，数字显示屏上直接显示倾角传感器的倾角值，即为观测点地面到物体所在地面两点间的平均坡度。

如图5，仪器设置在A 与B 之间，任意选定一观测点O。在A 与B 分别竖立一根3 m 长的标尺，标尺上有二个观察标志点，离地面0.7 m 的标志点为基础高记为H_0.7，3 m 处标志点为固定高记为H₃。在O 点对A 地形标尺两标志点进行观测，测量基础高点H_0.7、固定高点H₃ 的视线倾角θ_A0.7、θ_A3。在O 点对B 地形测量基础高点H_0.7、固定高点H₃ 的视线倾角θ_B0.7、θ_B3。设A 与O 两点间的水平距离为S_AO，B 与O 两点间的水平距离为S_BO，根据三角函数原理，标尺上基础高与固定高间距ΔH=H_固-H_基=3-0.7=2.3=S_AO（tgθ_A3-tgθ_A0.7）=S_BO（tgθ_B3-tgθ_B0.7）。设A 点与B 点两点的高差为h，高差h 实际上为同样标尺的固定高或基础高在水平线上的高度值之差，以标尺固定高3 m 为例，在A 点固定高3 m 的标志在水平线上垂直高等于S_AO×tgθ_A3，同样，在B 点固定高3 m 的标志在水平线上垂直高等于S_BO×tgθ_B3，因此，高差h=S_AO×tgθ_A3-S_BO×tgθ_B3=2.3[tgθ_A3/（tgθ_A3-tgθ_A0.7）-tgθ_B3/（tgθ_B3-tgθ_B0.7）]， 同理：h=S_AO×tgθ_A0.7-S_BO×tgθ_B0.7=2.3[tgθ_A0.7/（tgθ_A3-tgθ_A0.7）-tgθ_B0.7/（tgθ_B3-tgθ_B0.7）]。

图5 高差测量原理
Fig.5 Principle of height difference measurement

如图6、图7、图8，选定一个适宜测点O，用仪器分别测量测点O 至树顶A 的倾角θ _顶，至树基B 的倾角θ _基；根据倾角θ _顶和倾角θ _基计算出测点O 与树干任意部位C 的倾角θ_C，设O 点至树的水平距离为S，树AB 的高度为H，则树干任意部位C 的高度为H/2，根据三角函数即可知：H=S（tgθ_顶-tgθ _基），H/2=S×（tgθ_C-tgθ _基）计算得出tgθ_C=（tgθ _顶+tgθ _基）/2，从而推导出θ_C=aretgθ_C 利用仪器分别观测测点与树干任意部位C 两边M、N 相切的倾斜线OM、ON，测量OM 与ON 在水平投影面◇ Omn 上的水平夹角Q_C，同理，观测测点O 与树干胸高部位D_1.3 处两边K、F 相切的倾斜线Ok、OF，测量OK 与OF 在水平投影面◇ Okf上的水平夹角Q_1.3。根据水平夹角QC 和Q_1.3，计算胸高形率q₂，设任意部位C 的直径为d_C，胸高部位D_1.3 的直径d_1.3，则d_C=2S×sin（Q_C/2），d_1.3=2S×sin（Q_1.3/2），因Q_C 和Q_1.3 可以测量得到，因此胸高形率q₂=d_C/d_1.3=sin（Q_C/2）/sin（Q_1.3/2）。

图6 测量过程
Fig.6 Measurement process

图7 任意直径处测量过程
Fig.7 Measurement process of random diameter

图8 胸高直径处测量过程
Fig.8 Measurement process of breast height diameter