激光断面仪的测量原理为极坐标法。以某物理方向(如水平方向)为起算方向，按一定间距(角度或距离)依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线交点之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。
隧道激光断面仪进行断面检测具有任意点检测的优势，检测时虽然无固定检测位置的要求，但为了便于后期数据处理，一般要求：①条件允许情况下，检测点应放在隧道轴线上(保证等角自动测量时候各测点间距相等)。②现场条件受限，不能在隧道轴线放置检测点时，可以偏离隧道轴线放检测点，但是应记录下实际高程和与隧道轴线偏位值，并适当加密检测点(避免被检断面远离检测点一侧的测点间距过大)。③直线隧道且检测点距离较短情况下，可以用相邻测量断面的轴线检测点来确定测量断面与隧道轴线垂直的方向，但是曲线隧道和偏离隧道轴线放点的情况下，须事先放出法向点。