測量日影儀器表和圭
古代天文學家為了測定天體的方位、距離和運動，設計製造了許多天體測量的儀器。通過獲得這些儀器測定的數據，來為各種實用的和科學的目的服務。
我國古代天體測量方麵的成就是極其輝煌的。在諸多天體測量儀器中，表和圭通過測定正午的日影長度以定節令，定回歸年或陽曆年。還可以用來在曆書中排出未來的陽曆年以及24個二節令的日期，作為指導農事活動的重要依據。
表就是直立在地上的一根竿子，是最早用來協助肉眼觀天測天的儀器。圭是用來量度太陽照射表時所投影子長短的尺子。兩者結合在一起用時，遂稱為“圭表”。從史料記載和發展規律來看，表的出現先於圭。
甲骨文中有關“立中”的卜辭，是關於殷人進行的一種祭祀儀式，是在一塊方形或圓形平地的中央標誌點上立一根附有下垂物的竿子，附下垂物的作用在於保證竿子的直立。
殷時的人們在4月或8月的某些特定日子進行這種“立中”的儀式，其目的在於通過表影的觀測求方位、知時節。表明當時的人們已知立表測影的方法了。
事實上，在殷商之前，由於太陽的出沒伴隨著晝夜的交替，從原始社會起，人們就知道判別方向應同太陽升落有關。
早在新石器時期的墓葬群中，考古學家已發現其墓主人的頭部都朝著一定的方向：陝西省西安半坡村朝西，山東省大汶口朝東，河南省青蓮崗各期朝東，或東偏北、東偏南。這顯然同日月的升落有關。
殷商時用表測日影的旁證還有甲骨文中表示一天之內不同時刻的字。這些字都同“日”字有關，如朝、暮、旦、明、昃、中日、昏等，其中“中日”與“昃”更是明確表示日影的正和斜，是看日影所得出的結論。
這一點同時也說明了表的一個用途，即利用表影方位的變化確定一天內的時間，這便是後代製成日晷的原理。也就是說，日晷還是在表的基礎上發展起來的。
關於圭的出現，詳細記錄有圭表測量的書是戰國至西漢時的《周禮》、《周髀算經》、《淮南子》等，因而一般人多認為圭的出現要在春秋戰國時期。
東漢文字學家許慎《說文解字》認為，圭是做成上圓下方的美玉，公侯伯子男所執之圭有9寸、7寸、5寸之不同。因而圭的長短就是各人身份的標誌，換句話說，圭就是度量身份的尺子。
圭本身是一種表示官階身份的標誌，而“土圭”則是用於量度的圭。《周禮》中的《考工記·玉人》記載了土圭的製造和用途：“土圭尺有五寸，以致日，以土地。”
意思是說，用1.5尺的圭去進行度量，求得時間和季節，也可求地方的南北所在。
按《周髀算經》提供的數據，一般用6尺之表，則夏至時日影最短為1.5尺，正好是圭之長。
“土圭”和“土圭之法”是從“表”發展至“圭表”之間的一個過渡。最初是用一根活動的尺子去量度表影，以後才發展成將圭固定於表底，並延長其長度，使一年中任一天都可以方便地在圭麵上讀出影長，這才是圭表。
目前所見的圭表實物最早當推1965年在江蘇省儀征東漢墓中出土的銅圭表。表身可折疊存放於圭上專門刻製的槽內，圭上的刻度和銅表的高度均為漢製縮小10倍的尺寸。圭表作為隨葬品埋入墓內，說明東漢時期圭表已很普及了。
從表發展成圭表是一個進步，是人們對立表測影要求精確化和數量化的體現。在一塊方形或圓形平地的中央直立一表，可以根據日出和日入的表影方向定出東西南北，也可以根據一天之內表影方向的變化製訂出一日內的時刻。而這些也恰恰是製訂曆法所必需的。