水准仪及一对水准尺
水准测量的基本原理是利用水准仪提供的水平视线，读取垂直竖立于两点的水准标尺的度数，以测定两点之间的高差，从而由已知点高程推算出未知点的高程。 四等水准测量，目的是直接提供地形测图和各项工程建设所必需的高程控制点。 技术要求：视距不能超过100米，前后视距差不能超过3米，累计视距差不能超过10米，红黑面读数之不能超过3毫米，红黑面高差之差不能超过5毫米。步骤1 瞄准后视标尺黑面，读取下丝，上丝，中丝读数。（如果不是自动安平水准仪，观测读数前还需要精平）计算： 后视距离=100×（下丝-上丝）
步骤2 瞄准前视标尺黑面，读取下丝，上丝，中丝读数。（如果不是自动安平水准仪，观测读数前还需要精平）计算：前视距离=100×（下丝-上丝） ① 视距差=后视距离-前视距离（其结果要小于3米，否则视距超限） ② 视距离累计差=上站视距差+本站视距差（如果为第一站，则视距离累计差=视距差）（其结果要小于10米，否则超限） ③黑面高差=前视黑面中丝读数-后视黑面中丝读数
步骤3 瞄准前视标尺红面，读取中丝读数。（如果不是自动安平水准仪，观测读数前还需要精平）计算：①黑面与红面读数差=k+前视红面中丝-前视黑面中丝（其结果小于3毫米，否则超限）
步骤4 瞄准后视标尺红面，读取中丝读数。（如果不是自动安平水准仪，观测读数前还需要精平）计算:①黑面与红面读数差=k+后视红面中丝-后视黑面中丝（其结果小于3毫米，否则超限） ②红面高差=前视红面中丝读数-后视红面中丝读数 ③红黑面高差之差=黑面高差-红面高差(其结果要小于5毫米，否则超限） ④高差中数=（（红面高差±100）+黑面高差）÷2（其结果单位为米）如果这一站数据合格，这一站就测完了，可以搬站。下一站也是以上的观测步骤。
关于限差的解释。视距为什么不能超过100米？ 答：其一，估读数受人眼的分辨力、望远镜的放大倍数等因素影响，视线长度小于100米，保证读数精度；其二，水准面是一个曲面，水平面代替水准面，距离为100米时，高程误差为0.8毫米，当距离为200米时，高程误差为3.1毫米，所以视距不能超过100米。
关于观测顺序的解释。 四等水准的观测顺序为“后前前后”，这样可以削弱仪器下沉的影响。前后视距相差较小可以削弱i角的影响。测站数最好为偶数站，可以消除标尺的误差。