學(xué)者和航海者都十分清楚，如果能在海面上準(zhǔn)確測(cè)量出天體的位置，那么海員們便可以比較肯定地知道他們所在的緯度。要做到這一點(diǎn)，需要的是精密的測(cè)量?jī)x器。
托勒密曾經(jīng)描繪過(guò)星盤(pán)(又叫測(cè)星儀)。體積大些的星盤(pán)用在天文臺(tái)里，體積小的用在船上。星盤(pán)的使用需要三個(gè)人合作——一個(gè)人抓住星盤(pán)上的拇指環(huán)，一個(gè)人瞄準(zhǔn)，另外一個(gè)人讀出表盤(pán)上的結(jié)果。當(dāng)船晃動(dòng)得比較劇烈時(shí)，得出的結(jié)果自然也就不是很準(zhǔn)確。只要可能，海員們就會(huì)上岸測(cè)量。
古代的天文學(xué)家使用十字標(biāo)尺來(lái)測(cè)量星星的緯度，后來(lái)水手們也把它應(yīng)用于航海中。這件儀器由一根標(biāo)尺和一個(gè)十字形尺組成，十字形尺較低的一端置于水平位置。沿著標(biāo)尺觀察天體的同時(shí)，滑動(dòng)十字形尺直到它在你的視野里接觸到觀察物(太陽(yáng)或星星)，然后讀出標(biāo)尺上的度數(shù)。這種儀器只需一個(gè)人便可以操作。
星盤(pán)和十字標(biāo)尺都需要觀察者直接觀察太陽(yáng)。晴天，過(guò)強(qiáng)的光線會(huì)使觀測(cè)無(wú)法進(jìn)行。為了解決這個(gè)問(wèn)題，英格蘭船長(zhǎng)、航海家約翰·戴維斯發(fā)明了背標(biāo)尺。它由一根標(biāo)尺和一根可以滑動(dòng)的橫木制成。觀察者觀測(cè)時(shí)先背朝太陽(yáng)，然后滑動(dòng)橫木直到它在前方的小盤(pán)里投下陰影。通過(guò)這種方法，觀察者可以觀測(cè)地平線。
約翰·戴維斯還在一位來(lái)自劍橋的數(shù)學(xué)家愛(ài)德華·萊特的幫助下發(fā)明了象限儀。這件儀器的橫木上有一只目鏡，通過(guò)目鏡，觀察者可以觀測(cè)地平線和被反射的太陽(yáng)。
克洛伊?？说乃牡乩韺W(xué)家皮埃爾·布哥爾對(duì)象限儀做了進(jìn)一步改進(jìn)，改進(jìn)后的象限儀使觀察者通過(guò)目鏡能看到太陽(yáng)落在地平線上。
在英格蘭的約翰·哈德雷發(fā)明了八分儀，并于1732年首次試用。它由一部反射望遠(yuǎn)鏡和一架酒精水準(zhǔn)器組成。這件儀器比以前海上用過(guò)的其它任何儀器都要更加精確。