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简仪主要由3部分组成。上部为赤道经纬仪（含四游仪、赤道环、百刻环等），用以观望测天体的赤道坐标位置；下部北面是地平经纬仪（含地平环与立运环），用以测量地平纬度；下部南面是正方案，用以校正仪器的南北方向。
結構圖
赤道装置在仪器上部,避免遮挡视线：
郭守敬把赤道坐标系统放置在仪器的顶部,只保留了四游环、百刻环和赤道环三个环。四游环即赤道 双环,双环间相距一寸,在子、午、卯、酉四处相连接。其中,子、午二连接处分别有突起的圆柱状物, 即为枢轴的南、北两端,
四游双环可绕之旋转,由此 而得名四游环。在四游双环的内、外侧环面均刻有周 天度数,转动四游环可以测定天体的去极度;利用四 游环和赤道环及附属的界衡,可以测定天体的入宿 度。赤道环之外,有一道百刻环,利用它与四游环和 界衡,可以测定地方真太阳时,再通过数学计算,可以推算出黄道坐标来,所以郭守敬把黃道環就可以省略了。
四游环独立于赤道之上,除北天极附近外,可 对整个天空一望无际,再不会有遮挡视线的弊端。郭 守敬把这三种装置合并为一,既可节省仪器所佔的空 间,又可更有效地发挥三种装置各自的功能。
百刻環：
郭守敬在简仪上运用新的刻度方式,这也是 一个创新。
我国古代测量天体定方位的角度单位是 “古度”,分天球为365 1/4 古度。这是因为一年有365 1/4日, 将太阳在天球上平均每天所运行的一段路程定为1古度。 古度以下的零数,用四分法约为少、半、太,即4度、1/2 度和度,还附加有强、弱做余分。
（它们都是目测估算 的,测算起来极不准确。）
从晋到隋唐时期,对度以下 的尾数分为十二等分,这样稍微明确一些。
对于天文 测量,差之毫厘则谬以千里。
而当时的浑仪刻度已 估量到了1/12,这要比上述方式较为精确了。
可是郭守敬认为像这样比较粗略的单位,使用起来还是欠缺 精确。于是郭守敬对刻度分划进一步精细化,他不是 如前人那样约估一个尾数,而是采用了十进制与百进制的结合。将四游環上的1度,划刻做10格（,再测度到半格）。读数时将1度作100分、1格作10分;（半格做5分, 为读数的最小单位。）
用以测量日月、星辰在天空中的 位置,精确度大大超过了浑仪。
郭守敬还在百刻环上刻有12个时辰,百刻中每刻 又细分36等分,即3600分,则1分相当于现在的24秒 钟。现存明仿元制的简仪上就是这样刻的,元代的观 测资料也表明了1度分为100分,两者是符合的。
但据当 时人的记载,曾有人说郭守敬“新仪皆细刻周天度数,每度分为三十六分”。
也就是说郭守敬把环上的刻度划 分得很精细,前人每格最小为1/12度,而郭守敬使每格 达到了1/36度,两者相比较,简仪的读数精度就比浑仪 提高了3倍。
正方案：
杨桓《太史院铭》中有一句谈到正方案:“正方案敷简仪下。”这就是说,正方案敷设在简仪的底 座上,成为了简仪的附件。正方案是一块四尺见方的 平板,厚一寸,案面中心有一组十字线,以交点为圆 心,一寸为间隔,画有19个同心圆。与最外圆相距3 分处又画一圆,两圆之间标有周天刻度,圆外有表示 时刻方位的天干、地支和八卦字样。距边5分有一圈水 槽,注水以校正案面的水平。案面中心有孔,插有一 尺半(约37厘米)长的铜竿。每天,随着太阳的东升 西落,铜竿的影子上午由西侧逐渐变短,下午由东侧 逐渐变长,影端与每一个圆依次有两个交点,分别连 接每一个圆上的两个交点,取中点和圆心的连线即为 南北方向。
郭守敬把正方案安装在简仪中,来校订南北极轴 的方向,将案面南北方向面线当作基线,据已知的当地 的北极出地高度,在北端于刻度圆上向右取相应一点, 南端则向左取度数相同一点,并用墨线将这两点通过圆 心连接起来,再将案面沿南北方向测量,以南北方向线 作为地平线,这条墨线即为南北极轴方向。通过圆心再 绘一条正交线,它指的便是天赤道的方向了。
后来,郭守敬根据这一古老的原理,通过正方 案设计出一个独立的天文仪器,它不仅携带方便,省 时省力,便于野外作业,效果也好,这是郭守敬的贡 献。正方案在经纬仪发明以前,郭守敬利用正方案外 规和重规之间所刻的周天刻度,无论正方案平置还是 侧立,都可以当测角器使用,这是旧法办不到的,其
为郭守敬首创。连同郭守敬发明的其他测量仪器,客观上促进了元代测量技术的进步,进而推动了元代的地理学与方志学的发展,郭守敬在中国的测绘史上同样占有重要的地位。
可惜的是郭守敬当年创制的简仪,在清康熙 五十四年(1715年),奉命当作废铜融化掉，作為制作地平經緯儀之用。
《钦定仪象考成》称，康熙五十二年（1713年），“命纪利安制地平经纬仪”，即地平经度象限仪。《皇朝文献通考》补充说：“五十二年二月，命臣纪利安制地平经纬仪，以铜为之，其制……”。《钦定大清会典图》则说：“康熙五十四年（1715年）合地平、象限二仪为一”。按这个时间差来推测，耶穌會纪理安Kilian Stumpf 等人用了两年的时间为观象台制成了地平經緯儀。
明英宗正统二年(公元1437年)按郭守敬所创制的简仪复制了一架,但是将简仪底座下方的 正方案改制成了地平式日晷。改造后的地平日晷仍保 留着一些正方案的痕迹,除四角绳索孔外,四周双线 边框自然会使人追忆起正方案的水槽。明清两代钦天 监用于观测,以后就留在了北京古观象台,抗日战争 前迁往南京,安放在了南京东郊的紫金山天文台。
Reference
邢台市郭守敬紀念館
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