古代天文学家为了测定天体的方位、距离和运动，设计制造了许多天体测量的仪器。通过获得这些仪器测定的数据，来为各种实用的和科学的目的服务。
我国古代天体测量方面的成就是极其辉煌的。在诸多天体测量仪器中，表和圭通过测定正午的日影长度以定节令，定回归年或阳历年。还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及24个二节令的日期，作为指导农事活动的重要依据。
表就是直立在地上的一根竿子，是最早用来协助肉眼观天测天的仪器。圭是用来量度太阳照射表时所投影子长短的尺子。两者结合在一起用时，遂称为“圭表”。从史料记载和发展规律来看，表的出现先于圭。
甲骨文中有关“立中”的卜辞，是关于殷人进行的一种祭祀仪式：在一块方形或圆形平地的中央标志点上立一根附有下垂物的竿子，附下垂物的作用在于保证竿子的直立。
殷时的人们在4月或8月的某些特定日子进行这种“立中”的仪式，其目的在于通过表影的观测求方位、知时节。表明当时的人们已知立表测影的方法了。
事实上，在殷商之前，由于太阳的出没伴随着昼夜的交替，从原始社会起，人们就知道判别方向应与太阳升落有关。
早在新石器时期的墓葬群中，考古学家已发现其墓主人的头部都朝着一定的方向：陕西省西安半坡村朝西，山东省大汶口朝东，河南省青莲岗各期朝东，或东偏北、东偏南。这显然同日月的升落有关。
殷商时用表测日影的旁证还有甲骨文中表示一天之内不同时刻的字。这些字都同“日”字有关，如朝、暮、旦、明、昃、中日、昏等，其中“中日”与“昃”更是明确表示日影的正和斜，是看日影所得出的结论。
这一点同时也说明了表的一个用途，即利用表影方位的变化确定一天内的时间，这便是后代制成日晷的原理。也就是说，日晷是在表的基础上发展起来的。
关于圭的出现，详细记录有圭表测量的书是战国至西汉时的《周礼》《周髀算经》《淮南子》等，因而一般人多认为圭的出现要在春秋战国时期。
东汉文字学家许慎《说文解字》认为，圭是做成上圆下方的美玉，公侯伯子男所执之圭有9寸、7寸、5寸之不同。因而圭的长短就是各人身份的标志，换句话说，圭就是度量身份的尺子。
圭本身是一种表示官阶身份的标志，而“土圭”则是用于量度的圭。《周礼》中的《考工记·玉人》记载了土圭的制造和用途：“土圭尺有五寸，以致日，以土地。”
意思是说，用1.5尺的圭去进行度量，求得时间和季节，也可求地方的南北所在。
按《周髀算经》提供的数据，一般用6尺之表，则夏至时日影最短为1.5尺，正好是圭之长。
“土圭”和“土圭之法”是从“表”发展至“圭表”之间的一个过渡。最初是用一根活动的尺子去量度表影，以后才发展成将圭固定于表底，并延长其长度，使一年中任一天都可以方便地在圭面上读出影长，这才是圭表。
目前所见的圭表实物最早当推1965年在江苏省仪征东汉墓中出土的铜圭表。表身可折叠存放于圭上专门刻制的槽内，圭上的刻度和铜表的高度均为汉制缩小10倍的尺寸。圭表作为随葬品埋入墓内，说明东汉时期圭表已很普及了。
从表发展成圭表是一个进步，是人们对立表测影要求精确化和数量化的体现。
拓展阅读
祖冲之是南北朝时期杰出的数学家、科学家。他在天文方面也颇多贡献。比如他区分了回归年和恒星年，首次把岁差引进历法，给出了更精确的五星会合周期等。在这之中，还发明了用圭表测量冬至前后若干天的正午太阳影长以定冬至时刻的方法。