水准测量原理示意图
水准测量首先是选定水准路线和埋设水准标石。水准路线应选在坡度小的交通线上，水准点位置应选在能保证标石稳定，长期保存并便于观测的地点。中国国家水准点上的标石分为基岩水准标石、基本水准标石和普通水准标石3种。基岩水准标石埋设在一等水准路线上，大约每隔500千米一座，作为研究地壳垂直运动的依据。基本水准标石埋设在一、二等水准路线上，每隔60千米左右一座，用于长期保存水准测量成果和研究地壳垂直运动。普通水准标石埋设在各等水准路线上，每隔2～6千米一座，直接为地形测图和各种工程建设提供高程控制。
精密水准测量必须用带测微器的精密水准仪和膨胀系数小的因瓦水准标尺，以提高读数精度、削弱温度变化对测量结果的影响。仪器至标尺的距离约在35～60米，且距前后标尺的距离基本相等，同时采用完善的观测程序，以削减水准仪残余的微小倾斜带来的影响和大气折光影响。
水准测量结果须按所采用的高程系统加入必要的改正，以求出精确的高程。
水准测量记录格式表
测点 BM2 TP1 TP2 TP3 BM4 后 视 (m) Σa= 校核计算 Σa－Σb＝ Σh＝ HBM4－HBM2＝ 前 视 (m) Σb= 高 差 ＋ Σ(＋h)= － Σ(－h)= 高 程 (m) 备 注 附合水准路线的计算 下图是一附合水准路线等外水准测量示意图，A、B为已知高程的水准点，1、2、3为待定高程的水准点，h1、h2、h3和h4为各测段观测高差，n1、n2、n3和n4为各测段测站数，L1、L2、L3和L4为各测段长度。现已知HA＝65.376m，HB＝68.623m，各测段站数、长度及高差均注于图中。 BMA h1＝＋1.575m 1 h2＝＋2.036m 2 h3＝－1.742m 3 h4＝＋1.446m n1＝8 L1＝1.0km n2＝12 L2＝1.2km n3＝14 L3＝1.4km n4＝16 L4＝2.2km BMB
附合水准路线示意图 1）填写观测数据和已知数据 将点号、测段长度、测站数、观测高差及已知水准点A、B的高程填入附合水准路线成果计算表中有关各栏内。 水准测量成果计算表 距离点号 /km 1 BM.A 1.0 1 1.2 2 1.4 3 2.2 BM.B ∑ 实测高测站数 差/m 改正数/mm 5 改正后高高程/m 差/m 6 7 65.376 8 BM.A 点号 2 3 4 8 ＋1.575 －12 ＋1.563 66.939 1 12 ＋2.036 －14 ＋2.022 68.961 2 14 －1.742 －16 －1.758 67.203 3 16 ＋1.446 －26 ＋1.420 68.623 BM.B 5.8 50 ＋3.315 －68 ＋3.247 辅助 计算 Wh??hm?(HB?HA)?3.315m?(68.623m?65.376m)??0.068mWhp??40L??405.8??96mm2）计算高差闭合差 |Wh|<|Whp| Wh??hm?(HB?HA)?3.315m?(68.623m?65.376m)??0.068m根据附合水准路线的测站数及路线长度计算每公里测站数 ?n50站??8.6?L5.8km（站/km）＜16（站/km） 故高差闭合差容许值采用平地公式计算。等外水准测量平地高差闭合差容许值Whp的计算公式为： Whp??40L??405.8??96mm 因|fh|<|fhp|，说明观测成果精度符合要求，可对高差闭合差进行调整。如果|fh|＞|fhp|，说明观测成果不符合要求，必须重新测量。 3）调整高差闭合差 高差闭合差调整的原则和方法，是按与测站数或测段长度成正比例的原则，将高差闭合差反号分配到各相应测段的高差上，得改正后高差，即 vi??WhWhnivi??Li?n?L 或
式中 vi——第i测段的高差改正数（mm）； ?n、?L——水准路线总测站数与总长度； ni、Li——第i测段的测站数与测段长度。 本例中，各测段改正数为： v1??v2??v3Wh68mmL1???1.0km??12mm5.8km?L Wh68mmL2???1.2km??14mm5.8km?L Wh68mm??L3???1.4km??16mmL5.8km? v4Wh68mm??L4???2.2km??26mm5.8km?L 计算检核： ?vi??Wh 将各测段高差改正数填入表2-6中第5栏内。 4）计算各测段改正后高差 各测段改正后高差等于各测段观测高差加上相应的改正数，既 hi?him?vi
式中 hi——第i段的改正后高差（m）。 本例中，各测段改正后高差为： h1?h1?vi??1.575m?(?0.012m)??1.563m h2?h2?v2??2.036m?(?0.014m)??2.022m h3?h3?v3??1.742m?(?0.016m)??1.758m h4?h4?v4??1.446m?(?0.026m)??1.420m 计算检核： ?hi?HB?HA 将各测段改正后高差填入表中第6栏内。 5）计算待定点高程 根据已知水准点A的高程和各测段改正后高差，即可依次推算出各待定点的高程，即 H1?HA?h1?65.376m?1.563m?66.939m H2?H1?h2?66.939m?2.022m?68.961m H3?H2?h3?68.961m?(?1.758m)?67.203m 计算检核：
HB(推算)?H3?h4?67.203m?1.420m?68.623m?HB(已知)最后推算出的B点高程应与已知的B点高程相等，以此作为计算检核。 4.外业数据采集 全站仪为徕卡公司的402仪器，以其性能指标如下： 测角精度2秒 测距精度2+2PPM