גירוטאודוליטים הם דרך ותיקה אך מדויקת למצוא את הצפון האמיתי. ניתן להשתמש בהם על פני כדור הארץ, אך בימים אלה הם נוטים לשמש למדידות תת קרקעיות, ביישומי מנהרות וכרייה. שיטות מדידת GPS מחליפות שיטות גירוטאודוליט ליישום זה על פני כדור הארץ.
גירוטאודוליטים הם "מכשירי מדידה המורכבים מגירוסקופ המחובר לתיאודוליט". יש מידע נוסף על גירוטאודוליטים כאן.
כאשר משתמשים בהם מתחת לאדמה, הם הדרך הטובה ביותר לבסס את נקודות הייחוס הראשוניות לסקר מתחת לאדמה. בהתאם להרחבת התשתית התת-קרקעית, מדי פעם משתמשים בגירוטאודוליטים לסקרי בדיקות של נקודות הייחוס התת קרקעיות. לאחר שהוקמו נקודות הייחוס הראשוניות משמשים תיאודוליטים קונבנציונליים או תחנות כולל מתחת לאדמה.
לתשתיות תת קרקעיות אליהן ניתן לגשת רק באמצעות פירים אנכיים, הן הדרך הטובה ביותר להקים נקודות התייחסות למדידות תת קרקעיות. הדרך האחרת היא להפיל שני קווי בוב צנרת במורד הפיר ולקבל את הקואורדינטות לרוחב של קווי הבוב הצנרת על פני השטח מתחנות סקר משטח ידועות. השארת הקווים הבוביים בצנרת ללא נגיעות יורדת מתחת לפני הקרקע על ידי פיר אחר וסוקרת את שני קווי הצנרת הצנרת מתחת לאדמה ואז בודקת מה תהיה נקודת הייחוס לאותה מפלס מתחת לאדמה. לאחר ביצוע תיקונים להתנודדות קווי הקו הצנרת ניתן לחשב את הקואורדינטות לרוחב לנקודת הייחוס התת קרקעית בדיוק טוב. ברגע שזה נעשה בידיעה של כיוון הצפון, מתחת לאדמה, יתאפשר.
מנהרות שמתחברות עם פני כדור הארץ דרך מודעה, או פורטל דומה, והן אופקיות או תת-תת ניתן לסקר אופקי באמצעות תיאודוליטים קונבנציונליים או תחנות סה"כ, כאשר נקודות הייחוס הראשונות נלקחות ישירות מהשטח דרך קו הראייה.
מגבלה אחת של גירוטאודוליטים היא שלא ניתן להשתמש בהם בקוטב הצפוני או בקוטב הדרומי "כאשר ציר כדור הארץ מאונך במדויק לציר האופקי של הסובב והמרידיאן אינו מוגדר". בגלל זה גירוטאודוליטים נוטים לא להשתמש בטווח של 15 מעלות משני המוט.
לצורך מדידה על פני כדור הארץ ניתן להשתמש בציוד מדידות GPS כגון מערכת GNSS שמספקת Trimble לא מפרסם, רק משתמש בזה כדוגמה).