渾儀和簡儀，是在17世紀出現望遠鏡之前，天文學家用來測定天體方位的必需儀器。早在戰國時代，古人為了觀察日、月、星辰的變化和制訂季節，就製造出了渾儀。最早的渾儀由兩個圓環組成，固定的赤道環和能繞著極軸旋轉的四遊環，四遊環上附有觀測用的窺管，其結構比較簡單。後來渾儀得到了不斷地改進。
東漢科學家張衡和唐朝天文學家李淳風，對渾儀先後兩次改進後，由三重圓環構成，最外的圓環叫六合儀，包括地平圈、子午圈和赤道圈，表示東西、南北、上下六個方向；中間的圓環叫三辰儀，由黃道環、白道環和赤道環三個相交的圓環組成，分別表示日、月、星辰的位置；最裡的圓環叫四遊儀，包括四遊環和窺管。其中的三辰儀可繞著極軸在六合儀裡旋轉，用來觀測的四遊儀又可以在三辰儀裡旋轉。這時的渾儀已經比較完善，是當時最先進的天文儀器之一。但是渾儀的環圈重複交錯遮掩了大片天區，觀測範圍縮小了。
到了元代，傑出的天文學家郭守敬，以宋代科學家沈括等人改革、簡化的渾儀為基礎，於1276年創造了簡儀。簡儀取消了白道環和黃道環，並將地平座標（由地平圈和地平經圈組成）和赤道座標（由赤道圈和赤經圈組成）分開安裝，成為兩個獨立的裝置。它的每個裝置都很簡單。去掉了妨礙視線的眾多圈環，除了北天極附近，全部天空都一覽無餘。簡儀製造十分精密，刻度的最小分格達到1/36度，觀測效果要比渾儀準確得多。它是當時世界上最先進的天文儀器。但可惜的是，簡儀在清康熙五十四年（1715年）時，被在欽天監任職的法國傳教士紀理安當做廢銅熔化了。
