我国的天文气象观测历史源远流长。千百年来，观象机构的名称、职官品秩、职掌范围都在不断变化，但总体上一脉相承——主要以观测星象、气象、物候，制定历法、安排农事等为基本职能，体现了古老的东方智慧和优秀的中华文明。
那么，我国古代的“测天仪器”有哪些？古代观象机构的演化脉络、发展特征是什么？观象机构发展又有哪些内外动因？
风雨之变，“古代科技”可观可测
我国古代的“测天仪器”有许多，气象仪器中最具代表性的当数测风仪。
风的观测在古人的气象观测中独具地位。《淮南子·天文训》中对风在不同季节的变化就有记述，这是因为我国地处东亚季风区，有着明显的四季风向变化规律。早在殷商甲骨文中就有“四方风”的记载，象形文字“鳳”即为风，“鳳鸟飞翔，鼓翅成风”，是古人早期推测风之成因。后来风向研究一直在发展，《吕氏春秋》中提到了“何谓八风”，发展出来八种风向。唐代，李淳风进一步把风向明确定为24个，也进一步描述了风力等级。风向器制造由来已久，铜凤凰、相风乌、伣、綄、羽占等测风器形态多变。“伣”是迄今为止记载最早的风向器，“伣”与“候风之羽”“綄”“五两”“八两”等类似，在长杆上系上帛条或乌羽，通过布条和羽毛飘动的方向判定风向。测风仪器最为精致的还是铜凤凰。据《三辅黄图》卷二《建章宫》记载，汉武帝太初元年（公元前104年）建的建章宫上，立有铜质凤凰造型的测风仪，称“铜凤凰”。相风乌也是利用铜铁和木头所制作的鸟形测风器，后来相风铜乌改进为相风木乌、相风铁乌，更轻便好用。此外，古人对于湿度和天气变化也有深入观察，并制作了湿度测定仪器，如《淮南子》“悬羽与炭，而知燥湿之气”“风雨之变，可以音律知之”，《论衡》“天且雨，琴弦缓”。古人通过观察季节和总结节气物候，结合天文历法，形成了二十四节气。足见天文历法对气象规律总结、预测天气变化的重要性。在古代，观象机构是对天文、气象等天象的综合观察机构，其演化也是历尽辗转变迁，但都在统治都城有所设置。古代观象机构拥有其内在发展脉络和独具特色的风格。首先，古代观象机构的建制是不断完善的。从夏商周到明清，千百年来，观象机构的名称设置、职官品秩、职掌范围都在不断变化，但终究都朝着日益健全的方向努力。秦灭六国后，古代观象机构有了统一专业的组织建制。汉朝时期，观象机构基本功能逐渐成形，出现了专门从事观象和专测工作的天文官员。唐代，观象机构所属官员最多可达千余人，机构分化细致，分工明确。宋代观象机构分类部门增加，下属部门更详细。元朝则以司天台、回回司天台和太史院为国家观象机构，体制齐全，人才荟萃，分类合理，安排得当。明代的观象机构名称多次变更，最终确立为钦天监。清代机构则沿袭明代旧制，在此范围内增设部分官职。其次，古代观象机构在人员设置上具有相对单一性。在古代，从事天文气象的官职人员受历代帝王所重视。因为天文气象类人才是观象机构得以存在发展的基本条件，所以观测机构人员选择把控严格，但来源较为单一。再者，古代观象机构功能多元，观测内容丰富。先秦时期，观象机构中观测天文的职能较为凸显。到秦汉时期，逐渐出现了观象人员，但总体上仍然是以编写历书为主要任务。北魏时期，开设了明确的观象机构教育功能。唐代观象机构扩大，摆脱了宗教。明清时期，观象机构继承前代，在天文气象方面仔细观测，在教学方面也招收天文生，下设分科展开教学。中国古代观象机构在承担观云、望天、制历等基本职能外，还要承担编写历书、研制天文气象观测仪器、开展天文气象教育等功能。此外，古代观测机构的仪器发展相对缓慢。先秦时期主要依靠经验或直接观测天气现象、记录总结物候特征变化。汉唐以来，逐渐走向实验仪器观测的时代，出现了测风、测湿、测雨、测雪等各种仪器。但是气象观测仪器历经千余年的发展，仍然创制有限，多为沿袭上一代。明末清初，传教士来华传教，并将西方的气象观测仪器带到中国，如温度计、湿度计、气压计等。从中国古代观象机构的发展脉络和特征出发，不难看出观象机构发展的动因主要集中在两点，一是政治——统治者需求，二是经济——农业生产。图为“风”字的演变，从左至右分别为——甲骨文、篆书、隶书、草书、行书、楷书。图片来源：历史文献资料从秦至清，两千余年，封建统治阶级重视天文气象变化，所以观象机构不仅关注人民生产生活所需，还关注国家基本运势。中国自古以来就是以农业为主。农业生产的迫切需要，使得观象机构对于观天、制历、授时等天文气象十分重视。农业生产需要根据节气物候的变化，顺应天时，掌握农时，保障收成。观象机构发挥着天时预测、农事指导的重要作用，而农业的稳定发展也反作用于国家稳定。我国古代观象机构虽然存在人员单一等问题，但是在组织建制、功能作用等方面也呈现出积极发展的一面，形成了“相风乌”等精巧仪器和“二十四节气”的世界非物质文化遗产。