圭表增高　浑仪洗“心”革面

至元十三年（1276年），元世祖迁都大都，下令改订旧历，调动了全国各地的天文学者修新历。负责历局事务和具体编算工作的是精通天文、数学的王恂。王恂马上想到了老同学郭守敬，虽然郭守敬一直在都水监从事与水利有关的工作，但他也通晓天文和长于制器。因此，在王恂的推荐下，郭守敬参加了修历，奉命制造仪器，进行实际观测。

修历一开始，郭守敬指出：“历之本在于测验，而测验之器莫先仪表。”古代历法制定工作中要求的天文观测，主要是两类：一类是测定二十四节气，特别是冬至和夏至的确切时刻，用的仪器是圭表；一类是测定天体在天球上的位置，应用的工具是浑仪。

圭表中的“表”是一根垂直立在地面的表竿或石柱；“圭”是从表的底部以水平位置伸向北方的一块石板。每当太阳转到正南方向时，表影就落在圭面上。量出表影的长度，就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。

郭守敬把圭表的表竿加高了5倍，观测时的表影也加长了5倍。表影加长了，按比例推算各个节气时刻的误差大为减少。

浑仪是个不断转动的天体圆球。圆球里有许多一重套一重的圆环。圆环有的可转动，有的不能旋转。圆环中间夹着一根细长的管子，叫做窥管。把这根细管瞄准某个星球，从那些圆环上就可以推定这个星球在天空中的位置。因为这个仪器的外形像一个浑圆的球，所以称为浑仪。

郭守敬简化了浑仪，只保留浑仪中最主要、最必需的两个圆环系统，并把其中的一组圆环系统分出来，改成另一个独立的仪器，再把作为固定支架用的圆环全撤除，用一对弯拱形的柱子和另外四根柱子承托着仪器。圆环四面凌空，便于观测。改良后的仪器，取名“简仪”，即最早的大赤道仪。在欧洲，这种结构的测天仪器，到18世纪以后才开始从英国流传开。

郭守敬用简仪做了许多精密观测，其中两项观测对新历的编算有重大意义。一项是黄道和赤道交角的测定，另一项是二十八星宿距度的测定。为编制新历，郭守敬创造了近20种仪器和工具。