任意设站观测计算各测点之坐标，然后藉坐标移转法，计算至同一坐标系之方法，称为自由测站法。如图：A、B、C为三已知点，R、S、T为三测站，虚线示测站之局部坐标系，各测站观测时，可以任一方向为纵轴北方，观测测站附近各测点之方位角与距离，并以测站点为坐标原点，计算各点之坐标，其中部份点如附图中之P1、P2、P5，须为两个或两个以上测站之共同点，藉以求得各测站间之转换关系，然后再作全面平差，算得各测点全区坐标系之地面坐标。