方位的劃分，是人類對自然界的主動認知行為。但是，想要測定出精確的方位，則必須借助科學的方法才能實現。經過漫長的觀察，古人在夜空中發現了一顆神奇的星星。它始終處在同一個位置，夜幕上其他所有的星宿似乎都圍繞著它在轉動。這一顆星星就是北極星，處於北天極附近，它所在的方向具有重要的指示作用。古人記下了北極星在夜晚的位置。到了白天，太陽的光輝遮蔽了群星，北極星也看不見了，但這並不代表它就沒有了作用。因為每天總有那麼一個時候（正午），地面上所有物體的日影，都會指向北極星在夜晚所處的方位。於是，古人就在水平地面上垂直插下一根標杆，反復觀察它在正午時候的日影，並在夜晚將其與北極星校準。久而久之，他們精確地標示出了南北方向。然後，古人以標杆為圓心，畫出一個圓圈，將日出和日落時，標杆的影子與圓圈相交的兩點記錄下來。
