◎天文一
司天之说尚矣，《易》曰：“天垂象，见吉凶，圣人象之。”又曰：“观乎天文，以察时变。”自古有国家者，未有不致谨于斯者也。是故尧命羲、和，历象日月星辰，舜在璇玑、王衡，以齐七政，天文于是有测验之器焉。然古之为其法者三家：曰周髀，曰宣夜，曰浑天。周髀、宣夜先绝，而浑天之学至秦亦无传，汉洛下闳始得其术，作浑仪以测天。厥后历世递相沿袭，其有得有失，则由乎其人智术之浅深，未易遽数也。
宋自靖康之乱，仪象之器尽归于金。元兴，定鼎于燕，其初袭用金旧，而规环不协，难复施用。于是太史郭守敬者，出其所创简仪、仰仪及诸仪表，皆臻于精妙，卓见绝识，盖有古人所未及者。其说以谓：昔人以管窥天，宿度余分约为太半少，未得其的。乃用二线推测，于余分纤微皆有可考。而又当时四海测景之所凡二十有七，东极高丽，西至滇池，南逾朱崖，北尽铁勒，是亦古人之所未及为者也。自是八十年间，司天之官遵而用之，靡有差忒。而凡日月薄食、五纬凌犯、彗孛飞流、晕珥虹霓、精昆云气等事，其系于天文占候者，具有简册存焉。
若昔司马迁作《天官书》，班固、范晔作《天文志》，其于星辰名号、分野次舍、推步候验之际详矣。及晋、隋二《志》，实唐李淳风撰，于夫二十八宿之躔度，二曜五纬之次舍，时日灾祥之应，分野休咎之别，号极详备，后有作者，无以尚之矣。是以欧阳修志《唐书·天文》，先述法象之具，次纪日月食、五星凌犯及星变之异；而凡前史所已载者，皆略不复道。而近代史官志宋《天文》者，则首载仪象诸篇；志金《天文》者，则唯录日月五星之变。诚以玑衡之制载于《书》，日星、风雨、霜雹、雷霆之灾异载于《春秋》，慎而书之，非史氏之法当然，固所以求合于圣人之经者也。今故据其事例，作元《天文志》。
简仪
简仪之制，四方为趺，纵一丈八尺，三分去一以为广。趺面上广六寸，下广八寸，厚如上广。中布横輄三、纵輄三。南二，北抵南輄；北一，南抵中輄。趺面四周为水渠，深一寸，广加五分。四隅为础，出趺面内外各二寸。绕础为渠，深广皆一寸，与四周渠相灌通。又为础于卯酉位，广加四维，长加广三之二，水渠亦如之。北极云架柱二，径四寸，长一丈二尺八寸。下为鳌云，植于乾艮二隅础上，左右内向，其势斜准赤道，合贯上规。规环径二尺四寸，广一寸五分，厚倍之。中为距，相交为斜十字，广厚如规。中心为窍，上广五分，方一寸有半，下二寸五分，方一寸，以受北极枢轴。自云架柱斜上，去趺面七尺二寸，为横輄。自輄心上至窍心六尺八寸。又为龙柱二，植于卯酉础中分之北，皆饰以龙，下为山形，北向斜植，以柱北架。南极云架柱二，植于卯酉础中分之南，广厚形制，一如北架。斜向坤巽二隅，相交为十字，其上与百刻环边齐，在辰巳、未申之间，南倾之势准赤道，各长一丈一尺五寸。自趺面斜上三尺八寸为横輄，以承百刻环。下边又为龙柱二，植于坤巽二隅础上，北向斜柱，其端形制，一如北柱。
四游变环，径六尺，广二寸，厚一寸，中间相离一寸，相连于子午卯酉。当子午为圆窍，以受南北极枢轴。两面皆列周天度分，起南极，抵北极，余分附于北极。去南北枢窍两旁四寸，各为直距，广厚如环。距中心各为横关，东西与两距相连，广厚亦如之。关中心相连，厚三寸，为窍方八分，以受窥衡枢轴。窥衡长五尺九寸四分，广厚皆如环，中腰为圆窍，径五分，以受枢轴。衡两端为圭首，以取中缩。去圭首五分，各为侧立横耳，高二寸二分，广如衡面，厚三分，中为圆窍，径六分。其中心，上下一线界之，以知度分。
百刻环，径六尺四寸，面广二寸，周布十二时、百刻，每刻作三十六分，厚二寸，自半已上广三寸。又为十字距，皆所以承赤道环也。百刻环内广面卧施圆轴四，使赤道环旋转无涩滞之患。其环陷入南极架一寸，仍钉之。赤道环径广厚皆如四游，环面细刻列舍、周天度分。中为十字距，广三寸，中空一寸，厚一寸。当心为窍，窍径一寸，以受南极枢轴。界衡二，各长五尺九寸四分，广三寸。衡首斜剡五分，刻度分以对环面。中腰为窍，重置赤道环、南极枢轴。其上衡两端，自长窍处边至衡首底，厚倍之，取二衡运转，皆着环面，而无低昂之失，且易得度分也。二极枢轴皆以钢铁为之，长六寸，半为本，半为轴。本之分寸一如上规距心，适取能容轴径一寸。北极轴中心为孔，孔底横穿，通两旁，中出一线，曲其本，出横孔两旁结之。孔中线留三分，亦结之，上下各穿一线，贯界衡两端，中心为孔，下洞衡底，顺衡中心为渠以受线，直入内界长窍中。至衡中腰，复为孔，自衡底上出结之。
定极环，广半寸，厚倍之，皆势穹窿，中径六度，度约一寸许。极星去不动处三度，仅容转周。中为斜十字距，广厚如环，连于上规。环距中心为孔，径五厘。下至北极轴心六寸五分，又置铜板，连于南极云架之十字，方二寸，厚五分。北面剡其中心，存一厘以为厚，中为圜孔，径一分，孔心下至南极轴心亦六寸五分。又为环二：其一阴纬环，面刻方位，取趺面纵横輄北十字为中心，卧置之。其一曰立运环，面刻度分，施于北极云架柱下，当卧环中心，上属架之横輄，下抵趺輄之十字，上下各施枢轴，令可旋转。中为直距，当心为窍，以施窥衡，令可俯仰，用窥日月星辰出地度分。右四游环，东西运转，南北低昂，凡七政、列舍、中外官去极度分皆测之。赤道环旋转，与列舍距星相当，即转界衡使两线相对，凡日月五星、中外官入宿度分皆测之。百刻环，转界衡令两线与日相对，其下直时刻，则昼刻也，夜则以星定之。比旧仪测日月五星出没，而无阳经阴纬云柱之映。
其浑象之制，圜如弹丸，径六尺，纵横各画周天度分。赤道居中，去二极，各周天四之一。黄道出入赤道内外，各二十四度弱。月行白道，出入不常，用竹篾均分天度，考验黄道所交，随时迁徙。先用简仪测到入宿去极度数，按于其上，校验出入黄赤二道远近疏密，了然易辨，仍参以算数为准。其象置于方匮之上，南北极出入匮面各四十度太强，半见半隐，机运轮牙隐于匮中。
仰仪
仰仪之制，以铜为之，形若釜，置于砖台。内画周天度，唇列十二辰位，盖俯视验天者也。其《铭》辞云：“不可体形，莫天大也。无竞维人，仰釜载也。六尺为深，广自倍也。兼深广倍，晙釜兑也。环凿为沼，准以溉也。辨方正位，曰子卦也。衡缩度中，平斜再也。斜起南极，平釜镦也。小大必周，入地画也。始周浸断，浸极外也。极入地深，四十太也。北九十一，赤道齘也。列刻五十，六时配也。衡竿加卦，巽坤内也。以负缩竿，子午对也。首旋玑板，曌纳芥也。上下悬直，与镦会也。视日透光，何度在也。絜谷朝宾，夕饯昧也。寒暑发敛，验进退也。薄蚀起自，鉴生杀也。以避赫曦，夺目害也。南北之偏，亦可概也。极浅十五，林邑界也。黄道夏高，人所载也。夏永冬短，犹少差也。深五十奇，铁勒塞也。黄道浸平，冬昼晦也。夏则不没，永短最也。安浑宣夜，昕穹盖也。六天之书，言殊话也。一仪一揆，孰善悖也。以指为告，无烦喙也。暗资以明，疑者沛也。智者是之，胶者怪也。古今巧历，不亿辈也。非让不为，思不逮也。将窥天朕，造化爱也。其有俊明，昭圣代也。泰山砺乎，河如带也。黄金不磨，悠久赖也。鬼神禁诃，勿铭坏也。”
大明殿灯漏
灯漏之制，高丈有七尺，架以金为之。其曲梁之上，中设云珠，左日右月。云珠之下，复悬一珠。梁之两端，饰以龙首，张吻转目，可以审平水之缓急。中梁之上，有戏珠龙二，随珠俯仰，又可察准水之均调。凡此皆非徒设也。灯球杂以金宝为之，内分四层，上环布四神，旋当日月参辰之所在，左转日一周。次为龙虎鸟龟之象，各居其方，依刻跳跃，铙鸣以应于内。又次周分百刻，上列十二神，各执时牌，至其时，四门通报。又一人当门内，常以手指其刻数。下四隅，钟鼓钲铙各一人，一刻鸣钟，二刻鼓，三钲，四铙，初正皆如是。其机发隐于柜中，以水激之。
正方案
正方案，方四尺，厚一寸。四周去边五分为水渠。先定中心，画为十字，外抵水渠。去心一寸，画为圆规，自外寸规之，凡十九规。外规内三分，画为重规，遍布周天度。中为圆，径二寸，高亦如之。中心洞底植臬，高一尺五寸，南至则减五寸，北至则倍之。
凡欲正四方，置案平地，注水于渠，眡平，乃植臬于中。自臬景西入外规，即识以墨影，少移辄识之，每规皆然，至东出外规而止。凡出入一规之交，皆度以线，屈其半以为中，即所识与臬相当，且其景最短，则南北正矣。复遍阅每规之识，以审定南北。南北既正，则东西从而正。然二至前后，日轨东西行，南北差少，即外规出入之景以为东西，允得其正。当二分前后，日轨东西行，南北差多，朝夕有不同者，外规出入之景或未可凭，必取近内规景为定，仍校以累日则愈真。
又测用之法，先测定所在北极出地度，即自案地平以上度，如其数下对南极入地度，以墨斜经中心界之，又横截中心斜界为十字，即天腹赤道斜势也。乃以案侧立，悬绳取正。凡置仪象，皆以此为准。