筒可对准并可自动跟踪天体而随望筒运动的三辰仪时圈则可指示出时间的变化此外浑仪所在小室的屋顶可以启闭这与现代天文台上的望远镜转仪钟与活动圆顶作用相同。

水运仪象台的报时部分也精巧绝伦。它共分五层其中三层用于白昼报时两层用于夜间报时共有承担报时职能的木人254个每个时辰分时初与时正分别由左门小人摇铃和右门小人敲钟报出每至一刻由中门小人击鼓。第二、三层的木人分别举辰牌与刻牌当非正点辰刻没有报时声的时候可从牌上看出当时的时辰与刻数；第四、五层的木人敲钲以报更没有报更声的时候可从木人所举更牌上看出更次。水运仪象台的整台仪器由水提供动力自动运转。它的又一项重要明是其“天衡”装置它类似于近代钟表的擒纵器（卡子）控制着仪器使之均匀运动。

国际科学史界对水运仪象台的评价极高认为它是现代钟表的祖先。关于它留下了较详细的记载特别是其机械结构、装配图等都收于苏颂所著的《新仪象法要》一书中。

苏颂还制造过另一台大型天文仪器据《玉海》记载它是一架假天仪“大如人体。人居其中有如笼象。因星凿窍如星以备。激轮旋转之势中星、昏、晓应时皆见于窍中。星官历翁聚观骇叹盖古未尝有也。”据研究这台仪器的主体是用竹条制成的球体很像一个圆形笼子。表面上再用不透明的纸绢裱糊并按星宿位置校算开孔1。人坐在密封的球内球面上小孔透过来的光如同夜空中的繁星。这种便于演示和观察天体运行的仪器可以说是今日天象仪的鼻祖。

宋代制造的天文仪器数量众多精密复杂并有不少创新这是中国古代天文学展进入高峰的重要标志。

第三节恒星测量与星图恒星测量是天文学的基础工作而星图则是观测恒星的记录和查找恒星的一种工具。中国古代的星图大致可分为两类一类是天文学家作为认识和记录天空中星官位置而绘制的星图另一类是多为装饰用的示意性质的星图。五代吴越钱元祐墓及其妃子吴汉月墓后室顶部各有一块石刻星图这是我国现存最早的石刻天文图。这两幅星图的直径约1.9米比后来南宋苏州石刻天文图大了一倍刻星各约18o颗左右虽是示意性质但位置比较准确。

宋代是进行全天恒星观测最多的时期先后进行过七次较大规模的恒星测量。如宋太宗太平兴国年间（976—984）作了二十八宿距度测量。又据《文献通考》和《玉海》记载宋仁宗时曾查阅开国之初的恒星记录见“止截二十八舍及大角至屏星四十二官”并查知这次测量是因为现当时的观测值与唐一行所测不相同为了占考“灾祥之度”进而实测了这些星其结果与开元年间的测值相差两三度甚至五度。大中祥符三年（1o1o）韩显符1王振择：《中国最早的假天仪》见王振择《科技考古论丛》文物出版社1989年版第278—286页。等用其制造的浑仪又补测了外官星的位置。

景祐年间（1o34—1o38）再一次测量了二十八宿距度及周天恒星。当时宋仁宗下令要编一部新的星占书《景祐乾象新书》为使历代诸家占语与当时天象相符所以要求重新测量恒星位置主持测量的则是韩显符的授业学生杨惟德。这次测量比以前测量的星数要多。《景祐乾象新书》中曾列有一张周天星座入宿、去极度数表可惜这份星表已经失传仅在《宋史·天文志》中载有其中关于二十八宿距星的实测结果。皇祐年间（1o49—1o54）周琮等人用所铸黄道铜仪重测二十八宿及周天恒星。这次观测所使用的仪器刻度精确并且改进了漏刻因而取得了极有价值的成果。这些观测结果后来被收入北宋王安礼重新修订删改的《灵台秘苑》一书。其内容包括345个星官的距星的入宿度和去极度。这是我国现存明末以前所收星数最多的一份星表。

元丰年间（1o78—1o85）又进行一次恒星测量测量精度也比较高。这次测量的成果被绘成星图并刻石保存下来这就是现存苏州博物馆的著名的苏州石刻天文图。图碑高2.6米上半部为星图外径91.5厘米下半部为天文图碑文总共刻星1431颗。原图为绍熙元年（119o）黄裳绘制南宋淳祐七年（1247）由王致远刻石成碑。该图将中原地区可见星空展现在一幅图中不但星位准确而且二十八宿、三垣、十二次、内规、赤道、外规、分野、星官联线、星官名称都刻得清清楚楚。苏州石刻天文图是研究宋代全天星空的宝贵资料。明代正德元年（15o6）的江苏常熟石刻天文图则是根据苏州石刻天文图经订正翻刻而制成的。

北宋的重要星图还有苏颂《新仪象注要》一书中所附的五幅星图。据研究这些星图也是实际观测的结果就画法而言则属于两种不同的投影系统。其一是两幅赤道带横图及一幅北极区圆图按天区分别画出全天恒星图上用经线将二十八宿隔开。这种系统避免了盖天式圆图在南纬星区的失真问题较科学地表现出全天星空。另一系统是将整个天球沿赤道剖开北半天球以北极为心画一圆图南半天球以南极为心另画一圆图而南极附近恒隐圈内的星空在北半球的北宋都城汴京（今开封）是看不见的所以图上空着留待补充。这种形式新颖的全天星空表示法是苏颂等人的创。绍圣二年（1o95）再测二十八宿距度崇宁年间（11o2—11o6）又一次重测。上述几次恒星测量比较起来以姚舜辅等人主持的崇宁年间的测量目标最为明确这次测量是为编撰《纪元历》作准备的而所得测量结果也最为精确。如据研究其二十八宿距度误差的绝对值平均只有o.15度在没有望远镜的时代这实在是相当精确的测量了。

第四节历法五代时的历法据记载有后晋马重绩《调元历》蜀《永昌历》和《正象历》南唐《齐政历》后周王处讷《明玄历》和王朴《钦天历》等。其中也有一些创新如《调元历》不用上元积年《钦天历》在实际观测基础上对五星动态表的改正等。有些历法还在一定时期内为后世所沿用。

宋初沿用后周的《钦天历》此历原为王朴造于显