水準測量原理
水準測量是利用一條水平視線，并借助水準尺，來測定地面兩點間的高差，這樣就可由已知點的高程推算出未知點的高程。
編輯本段儀器和工具
水準測量所使用的儀器為水準儀，工具為水準尺和尺墊。 水準儀按其精度可分為DS05、DSl、DS3和DSl0等四個等級。建筑工程測量廣泛使用DS3級水準儀。
水準儀的結構
根據水準測量的原理，水準儀的主要作用是提供一條水平視線，并能照準水準尺進行讀數。因此，水準儀構成主要有望遠鏡、水準器及基座三部分。 1.望遠鏡 DS3水準儀望遠鏡主要由物鏡、目鏡、對光透鏡和十字絲分劃板所組成。物鏡和目鏡多采用復合透鏡組，十字絲劃板上刻有兩條互相垂直的長線，豎直的一條稱豎絲，橫的一條稱為中絲，是為了瞄準目標和談取讀數用的。在中絲的上下還對稱地刻有兩條與中絲平行的短橫線，是用來測定距離的，稱為視距絲。十字絲分劃板是由平板玻璃圓片制成的，平板玻璃片裝在分劃板座上，分劃板座固定在望遠鏡筒上。 十字絲交點與物鏡光心的連線，稱為視準軸或視線。水準測量是在視準軸水平時，用十字絲的中絲截取水準尺上的讀數。 對光凹透鏡可使不同距離的目標均能成像在十字絲乎面上。再通過目鏡，便可看清同時放大了的十字絲和目標影像。從望遠鏡內所看到的目標影像的視角與肉眼直接觀察該目標的視角之比，稱為望遠鏡的放大率。DS3級水準僅望遠鏡的放大率一般為28倍。 2.水準器:分為管水準器和圓水準器。 水準器是用來指示視準軸是否水平或儀器豎軸是否豎直的裝置。有管水準器和圓水準器兩種。管水準器用來指示視準軸是否水平;圓水準器用來指示豎軸是否豎直。 (1)管水準器 又稱水準管，是一縱向內壁磨成圓弧形的玻璃管，管內裝酒精和乙醚的混合液，加熱融封冷卻后留有一個氣泡。由于氣泡較輕，故恒處于管內最高位置。 水準管上一般刻有間隔為2mm的分劃線，分劃線的中點0，稱為水準管零點。通過零點作水準管圓弧的切線，稱為水準管軸。當水準管的氣泡中點與水準管零點重合時，稱為氣泡居中;這時水準管軸工人處于水平位置。水準管圓弧2mm所對的圓心角稱為水準管分劃值。安裝在DS3級水準儀上的水準管，其分劃值不大于20″/2m。 微傾式水準儀在水準管的上方安裝一組符合棱鏡，通過符合棱鏡的反射作用，使氣泡兩端的像反映在望遠鏡旁的符合氣泡觀察窗中。若氣泡兩端的半像吻合時，就表示氣泡居中。若氣泡的半像錯開，則表示氣泡不居中，這時，應轉動微傾螺旋，使氣泡的半像吻合。 (2)圓水準器 圓水準器頂面的內壁是球面，其中有圓分劃圈，圓圈的中心為水準器的零點。通過零點的球面法線為圓水準器軸線，當圓水準器氣泡居中時，該軸線處于豎直位置。當氣泡不居中時，氣泡中心偏移零點2mm，軸線所傾斜的角值，稱為圓水準器的分劃值，由于它的精度較低，故只用于儀器的概略整平。 (3)基座 基座的作用是文承儀器的上部并與三腳架連接。它主要由軸座、腳螺旋、底板和三角壓板構成。
水準尺和尺墊
水準尺是水準測量時使用的標尺。其質量好壞直接影響水準測量的精度。因此，準尺需用不易變形且干燥的優質木材制成; 要求尺長穩定，分劃準確。常用的水準尺有塔尺和雙面尺兩種。塔尺多用于等外水準測量，其長度有2m和5m兩種，用兩節或三節套接在一起。尺的底部為零點，尺上黑白格相間，每格寬度為1cm，有的為0.5cm，每一米和分米處均有注記。雙面水準尺多用于三、四等水準測量。其長度有2m和3m兩種，且兩根尺為一對。尺的兩面均有刻劃，一面為紅白相間稱紅面尺;另-面為黑白相間，稱黑面尺(也稱主尺)，兩面的刻劃均為1cm，并在分米處注字。兩根尺的黑面均由零開始;而紅面，一根尺由4.687m開始至6.687m或7.687m，另一根由4.787m開始至6.787m或7.787m。 尺墊是在轉點放置水準尺用的，它用生鐵鑄成，一般為三角形，中央有一突起的半球體，下方有三個支腳。用時將支腳牢固地插入土中，以防下沉，上方突起的半球形頂點作為豎立水準尺和標志轉點之用。
水準儀的使用
水準儀的使用包括儀器的安置、粗略整平、瞄準水準尺、精平和讀數等操作步驟。 一、安置水準儀 打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳架腿是否安置穩固，腳架伸縮螺旋是否擰緊，然后打開儀器箱取出水準儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。 二、粗略整平 粗平是借助圓水準器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視準軸粗略水平。在整平的過程中，氣泡的移動方向與左手大拇指運動的方向-致。 三、瞄準水準尺 首先進行目鏡對光，即把望遠鏡對著明亮的背景，轉動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。再松開制動螺旋，轉動望遠鏡，用望遠鏡筒上的照門和準星瞄準水準尺，擰緊制動螺旋。然后從望遠鏡中觀察;轉動物鏡對光螺旋進行對光，使目標清晰，再轉動微動螺旋，使豎絲對準水準尺。 當眼睛在目鏡端上下微微移動時，若發現十字絲與目標影像有相對運動，這種現象稱為視差。產生視差的原因是目標成像的平面和十字絲平面不重合。由于視差的存在會影響到讀數的正確性，必須加以消除。消除的方法是重新仔細地進行物鏡對光，直到眼睛上下移動，讀數不變為止。此時，從目鏡端見到十字絲與目標的像都十分清晰。 四、精平與讀數 眼睛通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準管氣泡，右手轉動微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合，即表示水準儀的視準軸已精確水平。這時，即可用十字絲的中絲在尺上讀數?，F在的水準儀多采用倒像望遠鏡，因此讀數時應從小往大，即從上往下讀。先估讀毫米數，然后報出全部讀數。 精平和讀數雖是兩項不同的操作步驟，但在水準測量的實施過程中，卻把兩項操作視為一個整體;即精平后再讀數，讀數后還要檢查管水準氣泡是否完全符合。只有這樣，才能取得準確的讀數。