水准测量【levelingsurvey】指的是测定各点高程的作业。
水准测量又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。由于不同高程的水准面不平行，沿不同路线测得的两点间高差将有差异，所以在整理国家水准测量成果时，须按所采用的正常高系统加以必要的改正，以求得正确的高程。我国国家水准测量依精度不同分为一、二、三、四等。一、二等水准测量称为“精密水准测量”，是国家高程控制的全面基础，可为研究地壳形变等提供数据。三、四等水准测量直接为地形测图和各种工程建设提供所必需的高程控制。
水准测量是用沿水准路线逐点向前推进的方式实施。为了测量地面上A、P两点间高差（见图），先将水准标尺R1竖立在水准点A上，再将水准标尺R2竖立在一定距离的B点上，在A、B之间安置水准仪。依据水准仪的水平视线，在标尺上分别读数，两标尺读数差就是A、B两点间的高差hAB。第一站测完后，B点上水准标尺R2保持不动，A点的水准标尺R1移至C点，水准仪移至BC的中间，测得B、C两点间高差hBC，如此继续推进至P点，A、P两点间的高差hAP=hABhBC……。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。