В ходе ООС, переходя от одной особенности поверхности к расположенной по соседству другой особенности поверхности, производится измерение относительного расстояния между особенностями, а также измерения рельефов окрестностей этих особенностей. Описанный подход позволяет просканировать заданную область на поверхности по частям, после чего восстановить целое изображение из полученных фрагментов.

Под особенностями поверхности понимаются любые элементы ее рельефа, которые в широком смысле выглядят как холм или яма. Примерами особенностей (объектов) поверхности являются: атомы, междоузлия, молекулы, зерна, наночастицы, кластеры, кристаллиты, квантовые точки, наноостровки, столбики, поры, короткие нанопроводники, короткие наностержни, короткие нанотрубки, вирусы, бактерии, органеллы, клетки и т. п.

ООС предназначено для высокоточного измерения рельефа поверхности, а также других ее свойств и характеристик. Кроме того, ООС позволяет получить более высокое, чем при обычном сканировании, пространственное разрешение. Благодаря ряду встроенных в ООС приемов практически отсутствуют искажения, вызываемые тепловыми дрейфам и ползучестями (крипами). Области применения ООС: метрология поверхности, прецизионное позиционирование зонда, автоматическая характеризация поверхности, автоматическая модификация/стимуляция поверхности, автоматическая манипуляция нанообъектами, нанотехнологические процессы сборки «снизу вверх», согласованное управление аналитическими и технологическими зондами в многозондовых устройствах, управление атомными/молекулярными ассемблерами, управление зондовыми нанолитографами и др.