汉创浑天仪，谓即玑衡遗制，唐、宋皆仿为之。至元始有简仪、仰仪、-几、景符等器，视古加详焉。明于北京齐化门内倚城筑观象台，仿元制作浑仪、简仪、天体三仪，置于台上。台下有晷景堂、圭表、壶漏，清初因之。康熙八年，圣祖用监臣南怀仁言，改造六仪，曰黄道经纬仪、赤道经纬仪、地平经仪、地平纬仪、纪限仪、天体仪。五十二年，复将地平经、纬合为一仪。乾隆九年，高宗御制玑衡抚辰仪，并安置台上。今考各形制用法，悉著于篇。
黄道经纬仪，仪之圈有四，各分四象限，限各九十度。其外大圈-定而不移者，名天元子午规，外径六尺，规面厚一寸三分，侧面宽二寸五分，规之下半夹入于云座。仰载之半圈，前后正直子午，上直天顶，中直地平。从地平上下按京师南北两极出入度分，定赤道两极。次内为过极至圈，圈周平分处，各以钢枢贯于赤道二极。又依黄赤大距度，于过极至圈上定黄道南北极。距黄极九十度安黄道圈，与过极至圈十字相交，各陷其中以相入，令两圈为一体，旋转相从。黄道圈之两侧面，一为十二宫，一为二十四节气。其两交，一当冬至，一当夏至。次内为黄道经圈，则以钢枢贯于黄极焉。圈之径为圆轴，围三寸。轴之中心立圆柱为纬表，与经圈侧面成直角，而黄道圈经圈上各设游表，仪顶更设铜丝为垂线。全仪以双龙擎之，复为交梁以立龙足。梁之四端，各承以狮，仍置螺柱以取平。垂线有偏侧，则转螺柱，垂线正，则仪正矣。用法，欲求某星黄道经纬度，须一人于黄道圈上查先所得某星之经纬度分，其上加游表，而过南北轴中柱，表对星定仪；又一人用游表于经圈上过柱，表对所测之星，游移取置，则经圈上游表之指线定某星纬度。又定仪查黄道圈两表相距之度分，即某星之经度差。或测日月，以距星为比，亦如之。
赤道经纬仪，仪有三圈，外大圈者，天元子午规也。以一龙南向而负之。规之分度定极，皆与黄道仪同。去极九十度安赤道圈，与子午规十字相交，-定不动。圈内规面及上侧面皆锓二十四时，时各四刻。外规面分三百六十度，内安赤道经圈。以南北极为枢，而可东西游转，与赤道圈内规面相切。经圈径为圆轴，轴中心立圆柱，以及游表、垂线、交梁、螺柱等法，皆同黄道仪。用法，若测日时刻，则赤道圈上用时刻游表，即通光耳，对于南北轴表，视赤道圈内游表所指，即时刻分秒。若诸曜经度，用两通光耳，即两径表，在赤道圈上一定一游。一人从定耳窥南北轴表，与先得星相参测之；一人以游耳转移迁就，而窥本轴表与所测参相直，视两耳间应赤道圈上之度分，即两经度之差也。纬度亦以通光耳于经圈上转移而迁就焉。务欲令目与表与所测相参直，视本耳下经圈在赤道或南或北之度分，即所测距赤道南北之度分也。
地平经仪，仪只一地平圈，全径六尺，其平面宽二寸五分，厚一寸二分。分四象限，各九十度。以四龙立于交梁以承之。梁之四端，各施取平之螺柱。梁之交处安立柱，高与地平圈等，-当地平圈之中心。又于地平圈上东西各立一轴，约高四尺，柱各一龙，盘旋而上，从柱端各伸一爪，互捧圆珠。下有立轴，其形扁方，空其中如窗棂，以安直线。轴之上端入于珠，下端入立柱中心，令可旋转。而轴中之线，-为天顶之垂线焉。又为长方横表，长如地平圈，全径厚一寸，宽一寸五分，中心开方孔管于立轴下端，使随立轴旋转。复剡其两端令锐，以指地平圈之度分。又自两端各出一线，而上会于立轴中直线之顶，成两三角形。凡有所测，则旋转游表，使三线与所测参相直，乃视表端所指，即所测之地平经度也。
地平纬仪，即象限仪，盖取全圆四分之一以测高度者也。其弧九十度，其两边皆圆半径，长六尺。两半径交处为仪心。仪架东西立柱，各以二龙拱之。上架横梁，又立中柱上管于横梁，令可转动仪心，上指仪之两边，一与中柱平行，一与横梁平行。又于仪心立短圆柱以为表，又加窥衡，长与半径等，上端安于仪心，剡其下端，以指弧面度分，更安表耳。有所测，乃以窥衡上下游移，从表耳缝中窥圆柱，令与所测相参直。其衡端所指度分，即所测之地平纬度也。
纪限仪，弧面为全圆六分之一，分六十度。一弧一-，-长六尺，即全圆之半径。弧之宽二寸五分，-之左右，细云纠缦缠连，所以固之-之上端有小衡，与-成十字。仪心与衡两端皆立圆柱为表，弧面设游表。承仪之台，约高四尺，中植立柱，以系仪之重心，则左右旋转，高低斜侧，无所不可，故又名百游仪焉。用法，测两曜，不论黄赤经纬，而求大圈相距之度，一人从衡端耳表窥中心柱表，对定此曜；又一人从游耳表向中心柱表窥彼曜相参直，视衡端至游耳表下度分，即两曜相距度分也。
天体仪，仪为圆球，径六尺，宛然穹象，故以天体名之。中贯钢轴，露其两端，以属于子午规之南北极，令可转运。座高四尺七寸。座上为地平圈，宽八寸。当子午处各为阙，以入子午规。阙之度与子午规之宽厚等，则两圈十字相交，内规面恰平，而左右上下环抱乎仪。周围皆空五分，以便高弧游表进退。又安时盘于子午规外，径二尺，分二十四时。以北极为心，其指时刻之表，亦定于北极，令能随天体转移，又能自转焉。座下复设机轮，运转子午规，使北极随各方出地升降，各方天象隐见之限，皆可究观矣。
地平经纬合仪，经仪中心立柱安纬仪。用法，旋转纬仪，对定所测游表，于纬仪上得纬度；视纬仪边切经仪之处，即得经度：一测而两得焉。
玑衡抚辰仪，仪制三重，其在外者，即古**仪，而不用地平圈，其正立双环为子午圈。两面皆刻周天三百六十度，自南北极起，初度至中要九十度，是为天经。斜倚单环为天常赤道圈，两面皆刻周日十二时，以子正午正当子午双环中空之半，而结于其中要，是为天纬。其南北二极皆设圆轴，轴本实于子午双环中空之间，而轴内向，以贯内二重之环。其下承以云座，仰面正中开双槽以受双环，东面正中开云窝以受垂线。下面置十字架，施螺旋以取平。架之东西两端各植龙柱，龙口衔珠，开孔以承天常赤道卯酉之两轴，依观象台测定南北正线，将座架安定，则平面之四方正。又依京师北极出地度分，上数至成一象限，即天顶。依南极入地度分，下数成一象限，即地心。于天顶施小钉悬垂线，而垂-当地心，又-切于双环之面。线末垂球，又-当云窝，不即不离，则上下正立面之四方亦正，而地平已在其中。
次其内即古三辰仪，而不用黄道圈。其贯于二极之双环，为赤极经圈。两极各设轴孔，以受天经之轴，两面皆刻周天三百六十度。结于赤极圈之中要，与天常赤道平运者，为游旋赤道圈，两面皆刻周天三百六十度，与宗动天赤道旋转相应。自经圈之南极，作两象限弧以承之，使不倾垫。
次最内即古四游仪，贯于二极之双环，为四游圈，两面皆刻三百六十度。定于游圈之两极者为直距，绾于直距之中心者为窥衡。游圈中要设直表，以指经度及时，窥衡右旁设直表，以指纬度。别设借弧指时度表、立表、平行立表、平行借弧表，以济所测之穷。又设绾经度表、绾时度表、平行线测经度表，以期两测之合。
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