人们在航海实践中发现，舟师仅懂得辨别航船和方向还是不够的。如果在海中航行只知道南、北方向，而不知道具体位置仍会迷失航向，不能顺利到达目的地。
大约到了元明时期，我国天文航海技术有了很大的发展，逐渐形成了一种叫做“牵星术”的天文航海导航技术， 主要是利用牵星板来测定船舶在海中的方位。
有了星体的高度和所在方位，便可以判定当时所处的纬度。其中尤以观测北极星的高度确定纬度更为方便，因为北极星的高度就等于当地的纬度。使用时，手握牵星板，将握板之手臂伸直，让木板的下边缘保持水平线，上边缘对准所观测的星辰，这样就可以测出船舶所在地看到的星辰距离水平线的高度。高度不同可以用十二块牵星板或象牙板替换、调整。由于事先知道一指等于1.9度，算得纬度值也很容易。
不过，使用牵星术只能得知船舶所在的纬度，但决定一个地理方位需要通过纬度和经度两个数值来实现。古人确定经度是不容易办到的，他们通常用计算航船的速度来实现。
牵星板用优质的乌木制成。一共十二块正方形木板，最大的一块每边长约二十四厘米，以下每块递减二厘米，最小的一块每边长约二厘米。
另有用象牙制成一小方块，四角缺刻，缺刻四边的长度分别是上面所举最小一块边长的四分之一、二分之一、四分之三和八分之一。比如用牵星板观测北极星，左手拿木板一端的中心，手臂伸直，眼看天空，木板的上边缘是北极星，下边缘是水平线，这样就可以测出所在地的北极星距水平的高度。高度高低不同可以用十二块木板和象牙块四缺刻替换调整使用。求得北极星高度后，就可以计算出所在地的地理纬度。
利用牵星板来测定船体所在的纬度，这是一项重大的发明。对于远洋航海来说，有着重要的现实意义和应用价值，具有划时代的意义。
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