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    周王朝建立后，周武王認為嵩山是天室，并在此祭天。成王繼位后，攝政的周公遵照武王的遺囑營建新都洛邑。在占卜盛行的時代，周公一方面做洛邑位居地中、 “求地之中，以建王而阜安萬民”、“王者必居土中”的輿論，一方面打著制訂歷法、發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的旗號，開始了中國歷史上第一次大規(guī)模的天文測量。他在全國設(shè)置了五處觀測點，以潁川陽城為中表，開始筑土圭、立木表，測量日影。通過日復(fù)一日、年復(fù)一年的測量，周公把測量的數(shù)據(jù)一一記錄下來，發(fā)現(xiàn)了日影有一個由長到短再由短變長的周期，并根據(jù)每天日中日影的變化找出了季節(jié)的變化，得知了冬天日影長、夏天日影短的規(guī)律。于是，他就把一個周期稱為一年，并把日影最長的那一天定為冬至，把日影最短的那一天定為夏至，把長短變化中的兩次等分點分別稱為春分和秋分，這樣根據(jù)四季變化指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就有據(jù)可依。

    古時，因為科技落后，生產(chǎn)力不發(fā)達，認識水平低下，人們認為天圓地方，認為地球南北長三萬里。與八尺表測量出來的日影長對照，認定“影長一寸，地差千里”。周公利用圭表之法“測土深、正日景、求地中、驗四時”，發(fā)現(xiàn)登封陽城夏至?xí)r表影長一尺五寸，恰在地球南北的中心點上，于是就認定這里為天地、宇宙的中心。正因為此，周公即派太保召公去距地中陽城僅一百多里的洛邑觀察地形，隨后親往洛邑營建都城。周公證得陽城為天地之中，于是中原地區(qū)被稱為中國，豫州被稱為中州，華夏民族被稱為中華。中國、中華、中州、中原、中岳、中土、中央、中天等詞語中的“中”字都由此而來。連河南方言也不說“好不好”、“行不行”，而說“中不中”。

    唐開元十二年(724年)，著名天文學(xué)家僧一行奉命“考前代諸家歷法，改撰新歷”，再次組織了一次空前的天文測量，他仍以登封陽城為中心觀測點，并根據(jù)實地測量結(jié)果，編成了結(jié)構(gòu)嚴謹、條理分明的《大衍歷》。他的下屬南宮說為保存周公測影的舊制，遂把周公時期的土圭木表更改為石圭石表，并刻上“周公測景臺”五個大字。

    至元十三年(1276年)，忽必烈任用著名的科學(xué)家郭守敬、王恂等人進行大規(guī)模的天文觀測活動，以改進、修訂歷法，這就是著名的“四海測驗”。改歷之初，郭守敬就敏銳地首先提出實際觀測是治歷之本的原則，他說：“歷之本在于測驗，而測驗之器莫先儀表。”所以他集中精力研制新的天文觀測儀器，在簡要實用的原則指導(dǎo)下，他先后創(chuàng)制了簡儀、高表、仰儀、景符等十八種天文儀器，而簡儀和高表是最重要的兩種儀器。而觀星臺實際就是郭守敬創(chuàng)建改進的高表。為了制訂出更加精準的歷法，郭守敬向忽必烈進諫說：“唐朝開元年間，一行和尚曾命令南宮說到天下十三個地區(qū)實地觀測，而今天國家的疆域比唐時尤為廣大，更需要到邊遠的地方進行測驗。不然，日月交食分數(shù)時刻不同，晝夜長短不同，日月星辰去天高下不同，可以先南北立表，取直測影。”英明的忽必烈批準了他的建議，于至元十六年(1279年)，設(shè)十四路監(jiān)候官，分幾路出發(fā)到全國各地進行天文觀測。據(jù)記載，登封陽城就是這次四海測驗活動中的一個觀測所，并且是當時全國的中心觀測站。至元十六年三月，郭守敬由上都、大都開始，歷經(jīng)河南，轉(zhuǎn)抵南海，行程數(shù)千里，親自掌握這一路的測驗，曾親自在登封陽城主持觀測，得出了陽城“北極出地三十四度太弱”的結(jié)論。今天的登封觀星臺北京觀象臺是郭守敬創(chuàng)建的兩所永久性高表。登封觀星臺是一座具有測影、觀星和計時等多種功能的天文臺，也是“四海測驗”中二十七座觀測站迄今仍然保存于世的唯一一處。觀星臺不僅是我國現(xiàn)存最的天文臺，也是世界上最古老的天文遺址之一。觀星臺距今已有700多年歷史。它是世界上沿用最久、保存最為完整的古天文建筑之一，是我國歷史上天文科學(xué)發(fā)展高峰的佐證，也是目前我國現(xiàn)存最早的一座觀星臺。

    郭守敬通過在觀星臺的實地觀測，掌握了地球運轉(zhuǎn)的規(guī)律，并準確地測出二十四節(jié)氣，特別是夏至、冬至、春分、秋分的準確時間，于至元十七年(1280年)編制出了當時世界上最先進的歷法——《授時歷》，該歷法的一個回歸年長度為3652425天，合今天的365.2422天即365天5小時49分12秒，同現(xiàn)代科學(xué)測定的回歸年長度365天5小時48分6秒相比，一年僅長0.0003日即26秒，而與現(xiàn)今世界上通用的格里高利歷相比一秒不差，但卻比它早了三百多年。《授時歷》編成后，元世祖忽必烈根據(jù)《尚書》中“敬授民時”一句定名為《授時歷》�！妒跁r歷》使用長達364年之久，是我國歷史上施行時間最長的歷法。后來元朝皇帝還下詔書把《授時歷》賜給高麗(今朝鮮)、日本、安南(今越南)等國家使用。