Теоретические курсы сопровождались практическими занятиями в астрономической обсерватории Сухаревой башни. Ученики приобретали необходимые навыки обращения с геодезическими и астрономическими инструментами (буссолями, астролябиями, секторами, градштоками, квадрантами, ноктурналами).

Наиболее распространенными типами астролябий первой половины XVIII в. являлись круглая и полукруглая, или полуциркульная” астролябии. Круглая астролябия состояла из горизонтально устанавливаемого на деревянном штативе (треноге) металлического (чаще всего латунного или бронзового) круга (лимба) или кольца с довольно точной градусной шкалой и двумя диаметрально расположенными на ее круге или кольце неподвижными щелями, или диопрами, и вращающейся на вертикальной оси в центре круга визирной линейки (алидады) с такими же, как у лимба, диоптрами. Полукруглая или полуциркульная” астролябия отличалась от круглой тем, что вместо круга или кольца она имела полукруг или полукольцо со шкалой и визирной линейкой, вращающейся на вертикальной оси полуокружности. В центре астролябии, как правило, закреплялась буссоль, позволяющая ориентировать астролябию по магнитному меридиану и производить непосредственное измерение магнитных азимутов или румбов направлений. Точность отсчета угла по лимбу астролябии обычно не превышала 1°. Приведение плоскости лимба к горизонту в ранних вариантах инструмента осуществлялось на глаз без использования пузырькового уровня.

Для измерения расстояний использовались издавна привычные для русских землемеров мерные цепи (преимущественно десятисаженные) и веревки.