水準測量原理是利用水準儀提供的水平視線，借助于帶有分劃的水準尺，直接測定地面上兩點間的高差，然后根據已知點高程和測得的高差，推算出未知點高程。

如圖所示，A、B（A到B）兩點間高差h為h = a – b

該水準測量是由A向B進行的，則A點為后視點，A點尺上的讀數a稱為后視讀數；B點為前視點，B點尺上的讀數b稱為前視讀數。因此，高差等于后視讀數減去前視讀數。

計算未知點高程

a、高差法

測得A、B兩點間高差 h后，如果已知A點的高程H  ，則B點的高程H  為：H = H+ h，這種直接利用高差計算未知點B高程的方法，稱為高差法。

b、視線高法

如圖1所示，B點高程也可以通過水準儀的視線高程來計算，即這種利用儀器視線高程計算未知點B點高程的方法，稱為視線高法。在工作中有時安置一次儀器，需測定多個地面點的高程，采用視線高法就比較方便。

b、多站測量

AB水準路線長為1000m,共設5站，每站測量采用兩次儀器高法，測得B點高程H為H= H+h+h+h+h+h。