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到两汉之际，浑仪已经有一个固定的赤道环和绕轴旋转并附有窥管的赤经环组成，两环上都刻有周天度数，可以测定天体的入宿度和去极度，所谓去极度就是天体距离天北极的度数，相当于赤纬的余角。
东汉前期，民间天文学家傅安第一次给浑仪添加了一个黄道环，这和赤道环成24°夹角。
这一黄赤交角和理论值的差大约只有一分。
利用黄道环可以观测日月行度。
在这一基础上，东汉天文学家张衡又给浑仪添加了地平环和子午环。
经过这一系列的改进，浑仪作为中国古代一种重要的天文观测手段已基本趋于完善。
漏壶的制造，自东汉张衡开始，已经有两级补偿式漏壶的创制。
两级补偿式漏壶就是有上下两个漏壶，上一级漏壶的水漏滴到下一级漏壶，去补偿下一级漏壶漏滴出去的水，使下一级漏壶的水基本上保持一定的水面高度，这样下一级漏壶漏滴水的快慢可以基本保持不变。
漏壶的改进，使时间的测量精度更加提高。
浑象是秦汉时期天文学上的一项重要发明。
西汉宣帝时，耿寿昌首创了演示天象的一种仪器，称之为浑象，用铜铸成，它跟现今的天球仪相似。
到东汉时，张衡又在此基础上，发明了水运浑象。
他用一个直径大约五尺的空心铜球表示天球，上面画着列宿和互成24°交角的黄道赤道，球外有地平圈和子午圈，子午圈上支架着一根天轴，天轴跟地平圈大约成24°的交角，天球可以绕天轴转动。
天球转动的时候，有一半露在地平圈之上和四时的天空星象相符；有一半隐在地平圈之下。
张衡还利用漏壶流水的等时性，用漏水做动力，巧妙地通过齿轮系统的转动，驱使天球每日均匀地绕天轴旋转一周，这样浑象也就自动地、近似正确地把天象的一日变化演示了出来。
这是后世得到充分发展的水运浑象仪的鼻祖。
浑象的发明，为人们观测天体的运动变化提供了一个形象、直观、简便的途径，为中国古代天文学的发展作出了重大贡献。
星图的制作是对恒星位置观测成果的形象记录，用来帮助进行天文观测。
中国的星图起源于所谓“盖图”
，据《周髀算经》记载，它是用来演示盖天说的。
它是把在中国中原地区全天可见的星象画在一张圆形的图上，圆心是北天极，外面有几个同心圆，最小的圆圈是恒显圈，最外的圆圈是恒隐圈，中间的圆圈是天赤道。
图上还画有表示黄道的圆圈。
随着对天象观测结果的积累，星图所记录的星辰数目也逐渐增多。
到东汉初年，星图上载的恒星有118宫，计783颗。
这一数目比《史记·天官书》所记载的又有了增加。
由此也可以看出天文观测手段的改进对于天文学发展的促进作用。
三、天体结构理论
天、地、日、月、星辰是怎样产生的，它们之间的关系如何，又是怎样运动的？这些是天文学发展中必然会遇到的问题，也是古代思想家和科学家们经常思索、研究的问题。
世界上所有历史悠久的民族对这些问题都作过自己的回答。
早在先秦时期，中国古代的先哲们就对此作过比较深入的探讨。
秦汉时期的科学家们在前辈业已取得的成就的基础上，提出了独到的见解，并且初步奠定了中国古代传统的天体结构理论。
张衡塑像
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