传说当年伏羲从甘陇出发，迎着阳光升起的方向，来到了万里无垠的中原，他放开眼光，打量这莽莽乾坤，仰观长天、俯测大地，他竟然用上了一套专门的测天仪器：圭表。这是中国最早启用的测量仪器。
圭表由一根标竿加一个土圭组成。圭身长条形，初用土制，后改用玉制、石制，圭身平面中线刻有长槽，用以注水。圭身横躺着，标杆直立着，构成直角，让日影正好落在圭板上，圭板上有刻度，用来标示日影的长度。使用时，在圭槽中注上水，以保证圭板放置的绝对水平。一天之中，日影最短时为正午，正午时日影所在的方向为正北，反向为正南;南北连线直角交叉线则指向正东与正西，以此定出了四面、八方——中国人由此明确了“空间”的概念。
《周礼》中的《地官·大司徒》篇说，“(前人)以土圭之法测土深，正日影，以求地中”，就是指这个说的。因为不同季节、不同地点、不同时刻日影的长度不同，日光投影的刻度不同，通过长期的观测记录，比较研究，就可以获得不同时空节令的相关数据。
中原大地太辽阔了，伏羲及其后继者发现：在南北不同地点，正午时间测出的日影并不一样长。在反复测量中发现，在某一个地方的正午时分，放置圭表观看，标竿下“无日影”，这样就把放置标杆的地点视为“地中”，而这个时间点被命名为“天中”，以“地中”为坐标，可推演其他地点的“经纬度”。日影刻度记下了，据此可测定一昼夜十二时的起止点、推算出一日一百刻、一月三十天、一季三个月、一年十二个月的起止点;进而确定一年二十四节气、七十二候、三百六十五天，以及十二年一周天，三十年一世、六十年一甲子的时间演变;由此衍生出天文、历算、农事安排、动植生死的一系列知识来。它通过“测量”，测出了“天”“地”的运行规律，找到了时空转换的法则。这是当时最精密的时空测算，且与农业生态息息相关。埃及金字塔、玛雅祭天台对“天文”的精确测算，构建神奇，但那更多是服务于“神”的，比较而言，中国先民更加密切地关注社会民生。而且这种仪表投入极低、技术简朴直观，易于普及。
“圭测日影”法是中华文明曙光初露时期的头等科技发明。今河南汝阳县有座“天中山”，其实是一个人造土山包，传说那就是伏羲测定的“天中”所在地。今河南登封还有一座周公的“观象台”，经郭守敬整修过，至今保存完好，它便是一个巨型土圭的“升级版”。
时空概念的获得，是中国先民进入文明生活最重要的科学知识。长年不间断的日影测定，使先民不断获得生活环境的数据，让先民学会了与周围生态周期性的变化相适应、相关联，从而形成了周而复始、天人合一的理念。由此看来，对于生活在北温带的中国先民来说，圭表的意义非常重大。
