背景
元世祖下旨進行四海測驗公元1279年（至元十六年），元朝天文學家郭守敬（1231-1316）為同知太史院事時，向元世祖忽必烈提出在全國範圍進行大規模天文測量的建議。他指出唐朝開元年間天文學家僧一行曾命令南宮說帶領一組人員，在全國13處觀測點進行天文測量，現今元代的疆域比唐代還大，若不分赴各地進行實測，就不能了解日月食的時刻和食分數，各地晝夜長短的差距，日月星辰在天球上的位置等等，忽必烈聽後非常贊同，並馬上批准實施。由此四海大測驗拉開帷幕。（“唐開元年間，令南宮說天下測影，書中見者有十三處，今疆域比唐代大，若不遠方測驗，日月交食分數，時刻不同，晝夜長短不同，日月星辰去天高下不同，即日測驗人少可先南北立表取直測影。）
觀星台和測量工具
郭守敬紀念館內仿建的登封觀星台郭守敬在四海測驗期間，親自主持建造了河南登封觀星台，現已被列入國家重點文物保護單位。觀星台，是按登封觀星台1：1的比例仿建的。它由兩部分組成，一是梯台體建築，二是由台身北壁凹槽向北平鋪於地的石圭。梯台體建築高8.9米，連台頂觀測室通高11.96米，台底東西長16.85米，南北長16.37米，台頂東西長8.05米，南北長7.55米。台頂可放置天文儀器，如簡儀、仰儀等，以觀測日、月、星辰。兩觀測室之間水平放置一根長1.97米，直徑為0.08米的銅棒，又叫橫樑。橫樑下方有一石圭，長31.39米，寬0.53米，高出地面0.4米，由36塊青石拼接而成。圭面有刻度，因而石圭又叫量天尺。石圭、凹槽、橫樑組成圭表，可以觀測日影。中午太陽升到上中天，也就是正南方時，橫樑影子就投在圭面上某一刻度。連續觀測橫樑影子的長度，就可以推算出回歸年長度和二十四節氣時刻等。當年，郭守敬就是用這種測量方法測定出一回歸年長度為365.2425日。
元初的天文儀器，都是宋、金時期遺留下來的，已破舊的不能使用了。郭守敬就在原儀器的基礎上進行改制，並在實踐中重新設計，在3年的時間裡，改制和重新創造了十多種天文儀器。其中主要的是簡儀、赤道經緯和日晷三種儀器合併歸一，用來觀察天空中的日、月、星宿的運動，改進後不受儀器上圓環陰影的影響。高表與景符是一組測量日影的儀器，是郭守敬的創新，把過去的八尺改為四丈高表，表上架設橫樑，石圭上放置景符透影和景符上的日影重合時，即當地日中時刻，用這種儀器測得的是日心之影，較前測得的日邊之影精密得多，這是一個很大的改進。
測量範圍
郭守敬主持的四海測驗，在全國各地設立了27個觀測站，東起朝鮮半島，西至川滇和河西走廊，北到西伯利亞，其測量內容之多，地域之廣，精度之高，參加人員之眾，在我國歷史上乃至世界天文史上都是空前的，比西方進行同樣的大地測量早了620年。
據史書記載：“設監侯官一十四員，分道而出，東至高麗，西極滇池，南逾朱崖，北盡鐵勒，四海測驗，凡二十七所。 ”
測量經過
元世祖接受了郭守敬的建議，遂派監候官14人分道而出，在27個地方進行了天文觀測，告成觀星台就是當時27處觀測站之一，這就是歷史上有名的“四海測驗”。郭守敬從上都（多倫），大都（北京）開始歷經河南轉抵南海跋涉數千里，親自參加了這一路的重要測驗。告成（古陽城），當時屬河南府（即洛陽）管轄，觀星台的興建和觀測日影就在此時。當時，這裡觀測的結果是：河南府——陽城（即今告成）北極出地34度太弱，見《元史·天文志》。
測量結論
| 觀測點 | 現代對應的地點 | 元測緯度 | 現測緯度 |
| 南海 | 西沙及中沙群島以南或東南 | 15 | |
| 衡岳 | 湖南衡陽衡山附近 | 24.6 | |
| 岳台 | 河南開封市區西部宋浚儀縣岳台坊 | 34.5 | |
| 和林 | 蒙古國烏蘭巴托西南鄂爾渾河上游右岸額爾德尼桑圖附近喀拉和林 | 44.4 | |
| 鐵勒 | 俄羅斯貝加爾河西部葉尼塞河上游安加拉河一帶 | 54.2 | |
| 北海 | 俄羅斯西伯利亞中部通古斯卡河一帶 | 64.1 | |
| 大都 | 北京市 | 40.2 | 39.9 |
| 上都 | 內蒙古自治區正藍旗閃電河北岸兆乃曼蘇默 | 42.6 | 42.4 |
| 北京 | 內蒙古自治區寧城縣西北大明城 | 41.5 | 41.6 |
| 益都 | 山東省益都縣 | 36.7 | 36.7 |
| 登州 | 山東省蓬萊 | 37.7 | 37.8 |
| 高麗 | 朝鮮開城 | 37.7 | |
| 西京 | 山西大同 | 39.7 | 40.1 |
| 太原 | 山西太原 | 37.7 | 37.8 |
| 安西府 | 陝西西安 | 34.1 | 34.3 |
| 興元 | 陝西漢中 | 33.1 | 33.1 |
| 成都 | 四川成都 | 31.1 | 30.7 |
| 西涼州 | 甘肅武威 | 39.5 | |
| 東平 | 山東東平 | 35.2 | 35.9 |
| 大名 | 河北大名東 | 35.5 | 36.3 |
| 南京 | 河南開封 | 34.3 | 34.8 |
| 陽城 | 河南登封告成鎮之北 | 34.2 | 34.4 |
| 揚州 | 江蘇揚州 | 32.5 | 32.4 |
| 鄂州 | 湖北武漢市武昌 | 31.1 | 30.5 |
| 吉州 | 江西吉安 | 26.1 | 27.1 |
| 雷州 | 廣東海康 | 20.5 | 20.9 |
| 瓊州 | 廣東海口南瓊山 | 19.5 | 20 |
後續成果
郭守敬所編《授時曆》郭守敬根據“四海測驗”的結果，並參考了1000多年的天文資料，70多種曆法，互相印正對比，排除了子午線日月五星和人間吉兇相連的迷信色彩，按照日月五星在太空運行的自然規律，在公元1280年（至元十七年），編製成了新曆法——《授時曆》。《授時曆》推算出的一個回歸年為365.2425天，即365天5時49分12秒，與地球繞太陽公轉的實際時間，只差26秒，和現在世界上通用的《格里高利曆》（俗稱的陽曆）的周期一樣，但《格里高利曆》是1582年（明萬曆十年）開始使用，比郭守敬的《授時曆》晚300多年，在國際上產生了一定的影響。
意義
證明領土
據史料記載，1279年，元代著名天文學家郭守敬奉旨進行“四海測驗”，在南海的測量點就在黃岩島。這說明，至少在元朝中國就已發現了黃岩島。
世界紀錄
中國元朝元世祖於公元1279年（至元十六年）三月二十日命天文學家郭守敬進行地理測量行動“四海測驗”，郭守敬親自登入的南海測點為黃岩島及附近諸島，測量結果在《元史.天文志.四海測驗》中有詳細記載，創世界紀錄協會世界最早對黃岩島進行地理測量的政府世界紀錄。
正如《元史·天文志》所說：“是亦古人之所未及為者也。”
