测量仪器是为了取得目标物某些属性值而进行衡量所需要的第三方标准，测量仪器一般都具有刻度，容积等单位。

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。