​　　学者和航海者都十分清楚，如果能在海面上准确测量出天体的位置，那么海员们便可以比较肯定地知道他们所在的纬度。要做到这一点，需要的是精密的测量仪器。

　　托勒密曾经描绘过星盘（又叫测星仪）。体积大些的星盘用在天文台里，体积小的用在船上。星盘的使用需要三个人合作——一个人抓住星盘上的拇指环，一个人瞄准，另外一个人读出表盘上的结果。当船晃动得比较剧烈时，得出的结果自然也就不是很准确。只要可能，海员们就会上岸测量。

　　古代的天文学家使用十字标尺来测量星星的纬度，后来水手们也把它应用于航海中。这件仪器由一根标尺和一个十字形尺组成，十字形尺较低的一端置于水平位置。沿着标尺观察天体的同时，滑动十字形尺直到它在你的视野里接触到观察物（太阳或星星），然后读出标尺上的度数。这种仪器只需一个人便可以操作。

　　星盘和十字标尺都需要观察者直接观察太阳。晴天，过强的光线会使观测无法进行。为了解决这个问题，英格兰船长、航海家约翰·戴维斯发明了背标尺。它由一根标尺和一根可以滑动的横木制成。观察者观测时先背朝太阳，然后滑动横木直到它在前方的小盘里投下阴影。通过这种方法，观察者可以观测地平线。

　　约翰·戴维斯还在一位来自剑桥的数学家爱德华·莱特的帮助下发明了象限仪。这件仪器的横木上有一只目镜，通过目镜，观察者可以观测地平线和被反射的太阳。

　　克洛伊希克的水文地理学家皮埃尔·布哥尔对象限仪做了进一步改进，改进后的象限仪使观察者通过目镜能看到太阳落在地平线上。

　　在英格兰的约翰·哈德雷发明了八分仪，并于1732年首次试用。它由一部反射望远镜和一架酒精水准器组成。这件仪器比以前海上用过的其它任何仪器都要更加精确。