水準測量的原理就是利用一條水平視線來比較點位的高低來測量兩點間的高差，按公式推算點的高程。

操作過程

一、安置水準儀

開啟三腳架並使高度適中，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，然後開啟儀器箱取出水準儀，置於三腳架頭上用連線螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。

二、粗略整平

粗平是藉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。然後從望遠鏡中觀察；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。

四、精平與讀數

眼睛透過位於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。這是才可以讀數。