二十四节气是中国古代劳动人民的经验积累和智慧结晶，对合理安排农事活动具有重要的意义。古人是如何做到准确确定二十四节气的日期呢？这就要从观测仪器说起，相应的仪器就是圭表。
圭表，是古代汉族科学家发明的度量日影长度的一种天文仪器,由“圭”和“表”两个部件组成。
圭表与日晷的区别是：圭表是根据日影的长短判别方向测定季节、全年日数和冬至、短判别方向测定季节、全年日数和冬至、夏至就在的日子，推算历法等；日晷的应用，主要是根据日影的位置，以指定当时的时辰或刻数，是我国古代较为普遍使用的计时仪器。
圭表
据史料记载，日晷还是在它的基础上发展起来的。圭表是测定正午的日影长度以定节令，定回归年或阳历年。在很长一段历史时期内，中国所测定的回归年数值的准确度都居世界第一。通过进一步研究计算，古代汉族学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。这样，圭表不仅可以用来制定节令，而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个节令的日期，作为指导汉族劳动人民农事活动的重要依据。
最早出现的圭表都是表杆与土圭彼此分离的简易形制
远古时的人们，日出而作，日没而息，从太阳每天有规律地东升西落，直观地感觉到了太阳与时间的关系，开始以太阳在天空中的位置来确定时间。但这很难精确。据记载，三千年前，西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器，称为圭表。这当为世界上最早的计时器。
表杆与土圭彼此分离的简易形制的圭表最早实物出土于山西襄汾陶寺夏代或先夏时代的遗存，一支残长厘米，木质髯红色漆；另一支残长.8厘米，木质髹青、红、黑三色漆与之配合使用的土圭有阴阳两件，知原始的计暑方法当以阴阳二圭接续相重，从而体现揆度日影以效阴阳的传统观念。而古汉字“圭”字本做二圭相重的构型，其实正是对先民立表计晷方法的客观写实。这种简易的圭表至西周晚期已发展出表座，经过进一步的改进到东周时期，形制已经相当完善。
圭表说明图
西汉时候，一种建置于露天的常设圭表开始出现。这类仪具以青铜制成，表高八尺，圭长一丈三尺。因其不能随意拆装，故而圭尺的长度可以延长到适合于在天地之中观测到冬至正午的影长。显然，在这样的圭表上可以方便读出一年中任何一天正午的影长数值。这种将圭与表结合为一体的一起变形成了人民习称的圭表。江苏仪征东汉墓曾经出土有这类圭表的模型，但其尺寸只有当时尺寸的十分之一。
年前后，元代杰出天文学家郭守敬在河南登封的告成镇设计并建造了一座测景台，即河南登封观星台，它是中国现存最早的古代天文台。整个观星台相当于一个测量日影的圭表。高耸的城楼式建筑相当于一根竖在地面的杆子，称为“表”，台下有一个类似长堤的构造，相当于测量长度的尺子，称为“圭”，也叫做量天尺。城楼式建筑上有一个高9.46米的平台，上有两间小屋，一间放漏壶，一间放浑仪，两间屋子之间还有一根横梁。地上的量天尺长31.19米，位于正北方向。每天正午，太阳光照在横梁上的影子投射在量天尺上。通过测量一年当中影子长度的变化，可以确定1年的长度。圭表测时的精度是与表的长度成正比的，这个硕大的“圭表”使测量精度大大提高。
古人准确确定二十四节气的日期与纪年
这种观测方法称为高表测影法，相应的仪器就是圭表。所谓高表测影法，通俗的说，就是垂直于地面立一根杆，通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。垂直于地面的直杆叫表，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫圭。
太阳每天东升西落，正午时处于最高的位置。但季节不同，正午太阳的高度也不相同，夏季时太阳高一些，冬季时低一些。
测影法
因此，我国古代劳动人民发现了太阳高度变化造成的物体影长变化与岁月周期变化的相关性，进而确立了最早的几个节气——夏至、冬至、春分、秋分。由于我国主要位于北回归线以北，当正午时，太阳始终位于正南方，圭表中的圭尺朝南北方向放置，垂直的表因太阳照射形成的影子正好落在圭尺上。到了冬至日，正午太阳高度最低，影子最长；而到了夏至日，正午太阳高度最高，影子最短。经过长期的反复观测记录正午日影，确定了一年中影子最长最短的位置，因此确立了夏至与冬至。
两次冬至或夏至之间的时间间隔，就是一个回归年。在确定了回归年周期之后，人们把一年的时间再二十四等分，即得出了二十四节气，古人把这种方法叫“平气法”。因为冬至时影子最长，其相邻几天的影长变化最为明显，更利于观测记录。
我国古人利用冬至日间隔来计算回归年，所测量计算的结果十分精确。而且在很长的历史时期内，我国所测定的回归年时间精度一直位居世界第一。由于圭表中表的高度与测量精度呈正比，所以，在我国有一部分的圭表设计的非常高大，比如河南的登封观星台。
