中國是一個歷來都非常重視農業發展的國家，農業生活的發展同時促成了曆法和天文觀測的開始，又因為古代華人對天象都有濃厚的興趣，使中國在早期就形成了比較發達的天文科技。中國的天文學發展具有非常悠久的歷史，伴隨著天文學的發展，中國古代的測天儀器也有了飛快的發展。古代測天儀器中，最早的是圭表，在《詩經》和《周禮》中都記載了它的使用，可見它的發明有多早了。
古時候的另一種測天儀器叫做渾天，根據推測它可能開始於戰國，但是並沒有明確的記載。渾儀模仿肉眼所見的天球形狀，把儀器製成多個同心圓環，整體看就猶如一個圓球，然後透過可繞中心旋轉的窺管觀測天體。
渾儀的歷史悠久，最早出現“渾儀”這個詞是在《春秋文耀鉤》裡，古人的“渾天”是指渾天儀，它既指測量天體的渾儀，也指演示天體的渾象。渾儀的發展具有一定的歷史，早期結構如何巳沒有記載。而最早有詳細結構記載的是東晉史官丞南陽孔挺在光初六年，即公元323年所造的兩重環銅渾儀，這架儀器由六合儀和四遊儀組成。到了唐貞觀七年，即公元633年，李淳風增加了三辰儀，把兩重環改為三重儀，成為一架比較完備的渾儀，稱為“渾天黃道儀”。
渾天儀是渾天說的演示儀器，唐朝以後所造的渾儀，基本上與李淳風的渾儀相似，只是圓環或零部件有所增減而已。隨著渾儀環數的增加，觀測時張衡遮蔽的天區愈來愈多，因此，從北宋開始簡化渾儀，到了元朝郭守敬則對渾儀進行徹底改革，創制出簡儀。渾象的構造是一個大圓球上刻畫或鑲嵌星宿、赤道、黃道、恆穩圈、恆顯圈等，類似現今的天球儀。渾象又有兩種形式，一種形式是在天球外圍——地平圈，用來象徵地。天球轉動時，球內的地仍然不動。現代著作中把這種地在天內的渾象專稱為“渾天象”。通常認為渾象最初是由西漢耿壽昌創制。東漢張衡的渾象是他設計的漏水轉渾天儀的演示部分。張衡用一套設計精巧的漏壺與渾天儀結合起來使用，讓漏壺推動渾天儀轉動。這樣，在屋裡觀察渾天儀的轉動和圓球上恆星的升落，就可以知道天空中天象的真實情況。張衡還作了《渾天儀圖注》，既是渾天儀結構的詳細說明書，又是渾天說的代表著作。以後，天文學家還多次製造過渾象，並且和水力機械聯絡在一起，以取得和天球週日運動同步的效果。唐代的曾一行和梁令瓚，宋代蘇頌和韓公廉等人，把渾象和自動計時裝置結合起來，發展成為世界上最早的天文鐘。
渾天儀執行的原理基礎是利用齒輪和設計巧妙的水力“滴漏”，帶動渾象繞軸旋轉，使渾象的旋轉與地球的週日運動相等，渾象每轉一圈，也就等於地球自轉一圈。但是，當時的人們還是很懷疑渾天儀是否真的能觀測天象。張衡為了證明自己設計發明的渾天儀真的能觀測天象，進行了一個小測試。他在室內依據渾天儀的顯示說出外面星星的位置，與戶外觀天象的人所看到的星象完全吻合，直到這時，人們才相信渾天儀真的能觀測天象。張衡所發明的渾天儀是根據以往的製做研究改進而成的，是相當成熟的作品。
水運渾天儀分為三層，分別是最底層的動力系統，因為是透過水力傳力而達到執行目的的，所以被稱為是“水運”；第二層的渾象是模擬天體運轉的儀器，叫作“象”；而最上面的一層是觀測天體執行的儀器成為“儀”，以這三個主要系統構成天文觀測臺，是世界上最早的天文觀測站。
在渾天儀中，主要部分有三重，包括六合儀、三層儀和四遊儀。除此之外，還包括窺管和座架。其中，六合儀是最外面的一層，由三套聯結在一起的環組成，是固定不動的。他們各個部分的結構特點和原理基礎如下：天元子午圈是正立的雙環，兩面都刻著周天的度數而沒有數字。地平圈是平臥的單環外弧面，刻干支八卦表示方向，內面刻分野，環的周圍有水渠，用來固定水準。天常赤道圈，是測立的單環，上面刻著十二個小時一百刻每時初中各四大刻一小刻。三辰儀，是位於中間的一重，由四套環組成，可以在六合儀內東西旋轉。二至圈是南北的雙環，二面各從南極起刻著半周天一百八十二度多。二分圈是南北方向的單環，沒有刻度。遊旋赤道圈是東西向的單環，離開兩極各九十一度多，上面刻著二十八星宿。黃道圈，是雙環，與赤道圈交叉成二十四度角，內側面斜刻著二十八星宿。四遊儀是位於最裡面的一重。由一套環和天軸組成，可以在三辰儀裡東西旋轉。四遊圈是南北方向的雙環，環面從北極起刻著半周天一百八十二度多。天軸是南北方向的雙條。窺管，形狀呈方形，貫穿於天軸的中心，中間有圓孔，管長與環正好吻合，可以在四遊圈雙環裡以及在天軸雙條中間移動。
中國是一個歷來都非常重視農業發展的國家，農業生活的發展同時促成了曆法和天文觀測的開始，又因為古代華人對天象都有濃厚的興趣，使中國在早期就形成了比較發達的天文科技。中國的天文學發展具有非常悠久的歷史，伴隨著天文學的發展，中國古代的測天儀器也有了飛快的發展。古代測天儀器中，最早的是圭表，在《詩經》和《周禮》中都記載了它的使用，可見它的發明有多早了。
古時候的另一種測天儀器叫做渾天，根據推測它可能開始於戰國，但是並沒有明確的記載。渾儀模仿肉眼所見的天球形狀，把儀器製成多個同心圓環，整體看就猶如一個圓球，然後透過可繞中心旋轉的窺管觀測天體。
渾儀的歷史悠久，最早出現“渾儀”這個詞是在《春秋文耀鉤》裡，古人的“渾天”是指渾天儀，它既指測量天體的渾儀，也指演示天體的渾象。渾儀的發展具有一定的歷史，早期結構如何巳沒有記載。而最早有詳細結構記載的是東晉史官丞南陽孔挺在光初六年，即公元323年所造的兩重環銅渾儀，這架儀器由六合儀和四遊儀組成。到了唐貞觀七年，即公元633年，李淳風增加了三辰儀，把兩重環改為三重儀，成為一架比較完備的渾儀，稱為“渾天黃道儀”。
渾天儀是渾天說的演示儀器，唐朝以後所造的渾儀，基本上與李淳風的渾儀相似，只是圓環或零部件有所增減而已。隨著渾儀環數的增加，觀測時張衡遮蔽的天區愈來愈多，因此，從北宋開始簡化渾儀，到了元朝郭守敬則對渾儀進行徹底改革，創制出簡儀。渾象的構造是一個大圓球上刻畫或鑲嵌星宿、赤道、黃道、恆穩圈、恆顯圈等，類似現今的天球儀。渾象又有兩種形式，一種形式是在天球外圍——地平圈，用來象徵地。天球轉動時，球內的地仍然不動。現代著作中把這種地在天內的渾象專稱為“渾天象”。通常認為渾象最初是由西漢耿壽昌創制。東漢張衡的渾象是他設計的漏水轉渾天儀的演示部分。張衡用一套設計精巧的漏壺與渾天儀結合起來使用，讓漏壺推動渾天儀轉動。這樣，在屋裡觀察渾天儀的轉動和圓球上恆星的升落，就可以知道天空中天象的真實情況。張衡還作了《渾天儀圖注》，既是渾天儀結構的詳細說明書，又是渾天說的代表著作。以後，天文學家還多次製造過渾象，並且和水力機械聯絡在一起，以取得和天球週日運動同步的效果。唐代的曾一行和梁令瓚，宋代蘇頌和韓公廉等人，把渾象和自動計時裝置結合起來，發展成為世界上最早的天文鐘。
渾天儀執行的原理基礎是利用齒輪和設計巧妙的水力“滴漏”，帶動渾象繞軸旋轉，使渾象的旋轉與地球的週日運動相等，渾象每轉一圈，也就等於地球自轉一圈。但是，當時的人們還是很懷疑渾天儀是否真的能觀測天象。張衡為了證明自己設計發明的渾天儀真的能觀測天象，進行了一個小測試。他在室內依據渾天儀的顯示說出外面星星的位置，與戶外觀天象的人所看到的星象完全吻合，直到這時，人們才相信渾天儀真的能觀測天象。張衡所發明的渾天儀是根據以往的製做研究改進而成的，是相當成熟的作品。
水運渾天儀分為三層，分別是最底層的動力系統，因為是透過水力傳力而達到執行目的的，所以被稱為是“水運”；第二層的渾象是模擬天體運轉的儀器，叫作“象”；而最上面的一層是觀測天體執行的儀器成為“儀”，以這三個主要系統構成天文觀測臺，是世界上最早的天文觀測站。
在渾天儀中，主要部分有三重，包括六合儀、三層儀和四遊儀。除此之外，還包括窺管和座架。其中，六合儀是最外面的一層，由三套聯結在一起的環組成，是固定不動的。他們各個部分的結構特點和原理基礎如下：天元子午圈是正立的雙環，兩面都刻著周天的度數而沒有數字。地平圈是平臥的單環外弧面，刻干支八卦表示方向，內面刻分野，環的周圍有水渠，用來固定水準。天常赤道圈，是測立的單環，上面刻著十二個小時一百刻每時初中各四大刻一小刻。三辰儀，是位於中間的一重，由四套環組成，可以在六合儀內東西旋轉。二至圈是南北的雙環，二面各從南極起刻著半周天一百八十二度多。二分圈是南北方向的單環，沒有刻度。遊旋赤道圈是東西向的單環，離開兩極各九十一度多，上面刻著二十八星宿。黃道圈，是雙環，與赤道圈交叉成二十四度角，內側面斜刻著二十八星宿。四遊儀是位於最裡面的一重。由一套環和天軸組成，可以在三辰儀裡東西旋轉。四遊圈是南北方向的雙環，環面從北極起刻著半周天一百八十二度多。天軸是南北方向的雙條。窺管，形狀呈方形，貫穿於天軸的中心，中間有圓孔，管長與環正好吻合，可以在四遊圈雙環裡以及在天軸雙條中間移動。