光学仪器主要有经纬仪、六分仪、全站仪等。光学定位一般根据两条角度或方位位置线的交点确定被测点位置，为保证定位精度，要求位置线交角通常介于30°～150°之间。为提高定位精度和可靠性，可采用多余观测的方法，即同时观测多个角度或方位，采用最小二乘等平差方法计算被测点的最或然点位。

根据测量仪器的组合形式不同，光学定位采用的定位方式有前方交会法、后方交会法、侧方交会法和极坐标法。①前方交会法。海上测量定位时，通常在岸上两个已知点上设置经纬仪，同时观测被测点的方位，两条方位位置线的交点即为被测点的位置。为提高定位精度，可以在岸上3个以上已知点上设置经纬仪，同时观测3个以上的方位角，利用平差方法计算被测点位置坐标。②后方交会法。在被测点上利用两台六分仪，同时观测岸上3个已知点之间的两个夹角，得到两条角度位置线，通过交会方法来确定点位，这种方法称为三标两角法。有时当三标两角法得到的位置线交角超限时，或者观测的角度超过六分仪的测角范围130°时，也可采用四标两角法，即在被测点上使用六分仪观测4个已知点之间的两个夹角来确定点位。为使测定的点位精确可靠，可采用四标三角法等多余观测方式，利用平差方法计算被测点位置坐标。③侧方交会法。又称联合交会法。通常在岸上已知点上观测方位的同时，在被测点上测定岸上两个已知点的夹角，即综合使用前方交会法和后方交会法来实现定位。④极坐标法。通过在岸上已知点上组合设置测角和测距仪器，利用测角仪器观测被测点的方位，同时利用测距仪器测得距离实现定位。

利用光学仪器进行海上测量定位时，在图上记入点位的方法有图解法和解析法。图解法是在图板上事先绘制各观测量的等值线格网，根据实测数据，进行内插，获得图上定位点的位置。而利用六分仪进行后方交会定位时，可使用三杆分度仪确定图上定位点的位置。解析法是利用各观测量计算被测点的坐标，按照图板上的公里网记入定位点的位置。

光学定位是传统的海洋测量定位方法，虽然受到光学仪器作用距离的限制，但在无线电定位和卫星定位技术出现之前，曾广泛应用于沿岸海洋测量的水深点、底质点等要素的位置测定。

利用光学定位实施海洋测量需要较多的人力投入，作业组织相对复杂，作业中必须有足够多的岸上已知点为定位测量提供位置起算数据。在卫星定位广泛应用的时代，单纯的光学定位方法已较少使用，以全站仪为基本设备的极坐标法定位有时可用作卫星定位的技术补充。