圭表

匠人建国。水地以悬。置𣙗以悬，眡以景。为规识日出之景，与日入之景。昼参诸日中之景，夜考之极星，以正朝夕。

《周礼·冬官考工记·匠人》

【评】这是关于立表定向之观测方法的最早记述，为战国时代作品。这一段记述中，已经提到许多精细、科学的方法，如：要求地面水平，要求𣙗垂直于地面，等等。该段记载中所述的方法虽然简便，但由于日出、日入时表影较模糊，故与圆周相交的交点不易定准。
中道者，黄道，一曰光道。……夏至至于东井，北近极，故晷短；立八尺之表，而晷景长尺五寸八分。冬至至于牵牛，远极，故晷长；立八尺之表，而晷景长丈三尺一寸四分。春秋分日至娄、角，去极中，而晷中；立八尺之表，而晷景长七尺三寸六分。此日去极远近之差，晷景长短之制也。去极远近难知，要以晷景。晷景者，所以知日之南北也。……

《汉书·天文志》

【评】由于地球的自转，太阳每天在天球上不断改变着位置和方向。我国古代就以太阳的位置来作为一天内时刻的标志，并用立表测影之法来测定太阳的方位。这段史料记载了这种用途。
梁天监中，祖暅造八尺铜表，其下与圭相连。圭上为沟，置水，以取平正。揆测日晷，求其盈缩。至大同十年，太史令虞𠚳，又用九尺表，格江左之影。夏至一尺三寸二分，冬至一丈三尺七分，立夏、立秋二尺四寸五分，春分、秋分五尺三寸九分。……

《隋书·天文志》

【评】由这段史料记载可知，梁大同十年(公元544年),太史令虞𠚳曾用九尺表高，而祖暅则造八尺铜表。虽然到了元代，郭守敬制四丈高表，并加横梁及景符，大大改进了测景。但八尺表这一古老制度，仍代代相传，一直沿用到清初。
景表议曰：
步景之法，惟定南北为难。古法置𣙗为规，识日出之景，与日入之景。昼参诸日中之景，夜考之极星。极星不当天中，而候景之法取晨夕景之最长者规之，两表相去中折以参验，最短之景为日中。然测景之地，百里之间，地之高下东西不能无偏；其间又有邑屋山林之蔽，倘在人目之外，则与浊氛相杂，莫能知其所蔽；而浊氛又系其目之明晦风雨，人间烟气尘坌变作不常。臣在本局候景，入浊出浊之节，日日不同，此又不足以考见出没之实，则晨夕景之短长未能得其极数。

《宋史·天文志》

【评】这是沈括所著《景表议》之记载。随着时代的发展，测景方法也逐渐精密。
景表议曰：
……
参考旧闻，别立新术。候景之表三，其崇八尺，博三寸三分，杀一以为厚者。圭首剡其南使偏锐。其趺方厚各二尺，环趺刻渠受水以为准。以铜为之。表四方志墨以为中刻之，缀四绳，垂以铜丸，各当一方之墨。先约定四方，以三表南北相重，令趺相切，表别相去二尺，各使端直。四绳皆附墨，三表相去左右上下以度量之，令相重如一。自日初出，则量西景三表相去之度，又量三表之端景之所至，各别记之。至日欲入，候东景亦如之。长短同，相去之疏密又同，则以东西景端随表景规之，半折以求最短之景。五者皆合，则半折最短之景为北，表南墨之下为南，东西景端为东西。

《宋史·天文志》

【评】用圭表测影关键是提高影长量度的精度。由于空气分子和尘埃杂质对日光的漫射，使影的端线变得模糊不清，这是提高测影精度的极大障碍。针对这一点，熙宁七年(公元1079年),沈括在他所著的《景表议》中提出了两项改进：(1)把圭表放在一个密室内，减少尘埃杂质和日光漫射的影响；(2)立一个副表，增加表影浓度，提高观测精度。这段史料即选自《景表议》。
长安灵台有铜表，高八尺，长一丈三尺，广一尺二寸。题云：太初四年造。

宋·王应麟《玉海·天文·圭景》

【评】对于古代中原地区，日中的表影总在表的正北方向，故人们用与表同样的材料(多为石料或铜料)制成一条平板，一头放在表基，沿伸向北，并在平板上刻凿尺寸。这种仪器已溶土圭和表为一整体，故称为圭表。该段史料是目前所找到的整体的圭表的最早记载。
圭表以石为之，长一百二十八尺，广四尺五寸，厚一尺四寸。座高二尺六寸。南北两端为池，圆径一尺五寸，深二寸，自表北一尺，与表梁中心上下相直。外一百二十尺，中心广四寸，两旁各一寸，画为尺寸分，以达北端。两旁相去一寸为水渠，深广各一寸，与南北两池相灌通以取平。表长五十尺，广二尺四寸，厚减广之半，植于圭之南端圭石座中，入地及座中一丈四尺，上高三十六尺。其端两旁为二龙，半身附表上擎横梁，自梁心至表颠四尺，下属圭面，共为四十尺。梁长六尺，径三寸，上为水渠以取平。两端及中腰各为横窍，径二分，横贯以铁，长五寸，悬线合于中，悬锤取正，且防倾垫。
按表短则分寸短促，尺寸之下所谓分秒太半少之数，未易分别；表长则分寸稍长，所不便者景虚而淡，难得实影。前人欲就虚景之中考求真实，或设望筒，或置小表，或以木为规，皆取端日光，下彻表面。今以铜为表，高三十六尺，端挟以二龙，举一横梁，下至圭面共四十尺，是为八尺之表五。圭表刻为尺寸，旧一寸，今申而为五，厘毫差易分别。

《元史·天文志》

【评】这段史料记载了元代圭表的详细结构及观测情况。
……
其议晷景也，曰：“何承天立表测景，始知自汉以来，冬至皆后天三日。然则推步晷景，乃治历之要也。授时历亦凭晷景为本，而历经不载推步晷景之术，是为缺略。今用北极出地度数，兼弧矢二术以求之，庶尽其原。又随地形高下，立差以尽变，前此所未有也。”……又曰：“夫冬至之景一丈有馀，表高晷长，则景虚而淡，或设望筒、副表、景符之类以求实景。……”

《明史·天文志》

【评】这段史料表明，我国古代天文学家曾用圭表进行观测，并在此实践的基础上编制年历。