大约到了元明时期，我国天文航海技术有了很大的发展，已能观测星的高度来定地理纬度。这是我国古代航海天文学的先驱。这种方法当时叫“牵星术”。牵星术的工具叫牵星板。
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。
元代意大利的马可波罗由陆路来我国，在我国耽了二十多年后由海路回去。海路航线是经我国南海进入印度洋折而往西。马可波罗当时是搭乘我国航海家驾驶的我国船舶回去的。在马可波罗游记中记载了当时我国海船和航海的情况。据游记记载，海船由马六甲海峡进入印度洋后，便有北极星高度的记录，可见那时我国航海家已经掌握了牵星术。明代郑和七次下“西洋”，“往返牵星为记”。可知当时航行在印度洋中的我国航海家已经十分熟悉牵星术了。明代牵星，一般都是牵北极星，但在低纬度（北纬六度）下北极星看不见时，改牵华盖星（北极星是小熊座a星，华盖星是小熊座β、γ双星）。
明代在航海中还定出了方位星进行观测，以方位星的方位角和地平高度来决定船舶夜间航行的位置。当时叫观星法，观星法也属牵星术范围之内。
明代牵星术的航海记录，例如从古里（今印度西海岸的科泽科德）到祖法儿（今阿拉伯半岛东海岸阿曼的佐法尔）航路，在古里开船，看北极星的高度是六度二十四分（折合今度，下同）。船向西北，船行九百公里到莽角奴儿（今印度西海岸的门格洛尔），看北极星的高度是八度。后船向西北偏西，航行一千五百公里，在大海中，看北极星的高度是十度。又船向正西稍偏北，航行二千一百公里，到祖法儿，看北极星的高度是十二度四十八分。把北极星高度用当时的算法拆算地理纬度，和现在各地的地理纬度基本相合。又从航路来看，航向和航程也和现在的肮路大致相同。由此可见，明代天文航海技术已经相当先进。
关于求天象出没时间，明代航海家也有些规定。流传下来的明末抄本航路专书中有太阳月亮的出没时间表，还有“定太阳出没歌”和“定太阴出役歌”。“定太阳出没歌”文是：“正九出乙没庚方；二八出兔没鸡场；三七出甲从辛没；四六生寅没犬藏；五月出艮归乾上；仲冬出巽没坤方；惟有十月十二月，出辰入申仔细详。”
这是把十二个月的太阳出没时辰用一首歌诀来概括。正月、九月太阳出在乙时没在庚时，乙时在卯时和辰时之间，庚时在申时和西时之间。又兔指卯时，鸡指酉时。甲时在寅时和卯时之间，辛时在酉时和戌时之间。犬指戌时。艮时在丑时和寅时之间，乾时在戌时和亥时之间。巽时在辰时和已时之间，坤时在未时和申时之间。五月是夏至所在的月份，所以太阳出的时间要早，没的时间要晚。仲冬是十一月，是冬至所在的月份，所以太阳出的时间要晚，没的财间要早。这样计时和天象实际相比是有些误差的，但大致还适用。
据明代一些航海书籍记载，远洋海船上各『色』人员俱备，其中阴阳官、阴阳生专管观测天象。明末流传的小说《三宝太监西洋记通俗演义》中记载，“观星斗阴阳宫十员”。又说：“每一号船上面有三层天盘，每一层天盘里面摆着二十四名官军，日上看风看云，夜来观星观斗。”虽然这是一部小说，但多少也反映了明代航海中一些实际情况。
鉴于现有能力，天文定位就明为宋用，靠六分仪和索星卡了。
为了以上这些航海仪器的正确和正常的使用，王木木特意为每船配备了20名数学成绩优秀的学生来担任航船仪表员。因为不是个体力活儿，但要能认真、能细致、耐枯燥，所以，都选用了女生。
王木木对这些航船仪表员要求颇高，要求从登船海日记，利用现有的海图，修正和细化它，为哈佛创造出航海的第一手资料。其实，在现在宋代，已经有针路的设计，航海中主要是用指南针引路，所以叫做“针路”。记载针路有专书，这是航海中月积月累而成。这些专书后来有叫“针经”，有叫“针谱”，也有叫“针策”的。
凡是针路一般都必写明：某地开船，航向，航程，船到某地。航向的名称有下列各种：单向的，叫单针（也有叫丹针的），或叫正针。双向的，以相邻两向并称，就是上文提到的缝针。两个航向合称时，有四种情况：第一，先单向后双向；第二，先双向后单向；第三，两个都是单向；第四，两个都是双向。还有超过两个航向合称的。航程都用更计算。船到某地，就用四种不同称号：第一，平，并靠的意思；第二，取，经过的意思；第三，见，望见的意思；第四，收，到达的意思。船舶在晚间航行时，要把牵星记录写入针路里。又在航行过程中还要不断测量水深，也要写入针路。
在明代《筹海图编》记载由太仓到日本的针路举例摘录如下：“太仓港口开船，用单乙针，一更，船平吴淞江。用单乙针及乙卯针，一更，平宝山，到南汇嘴。用乙辰针出港口，打水六七丈，沙泥地是正路，三更，见茶山。自此用坤申及丁未针，行三更，船直至大小七山，滩山在东北边。滩山下水深七八托2，用单丁针及丁午针，三更，船至霍山。……”这段文字不算难懂。现在已经发现好几种针路抄本，包括东洋和西洋的，我们要进一步研究。十六世纪初葡萄牙人航行于东南亚时，袭用了我国航海家所用的针路。
其实，这次白大老板送来的惊喜并不限于船用物品，还有一样好东西，就是镜子。这次白大老板大小镜子送来了十块，王木木安排了：三面全身镜，长公主、宇文柔奴、沈张氏一人一面，另加巴掌大的小镜子一面；其余四块则郭逵、李诫、曾孝广一人一面；多下的一面，王木木想了想，就给了小公主小海伦了。
好了，这下，天堂岛上爱臭美的人激增。过去，就是有铜镜，那个糊涂镜啊，自己也看不清自己。以己昏昏，不能昭昭，也就糊里糊涂的过去了。现在有了这丝毫不差的大亮镜，谁不想看看自己到底长怎样的了。所以，一早，以这十面镜子为圆心，簇拥着一大团一大团的追美者：
哈，我不错啊，可得赶紧去追姑娘了；
哎呀，我怎么看上去大小眼，今后可得注意了，挤眉弄眼要记住左右轮换，不能单打一了；
我怎么象驼背了呐，今后主动站站墙吧……
王木木说，望远镜拓展了眼界，而镜子，促进了文明。同样，王木木要为京城行大量备货。
一个月来，李诫和曾孝广已经领教了水泥的妙用，看着凭空而起的大船，据两位估计，这么大的吨位，每船必须熟练工人百名干一年才可能完工。耗银也应该在8000两以上，当然，即使这样，也只能造出外形略同的船罢了。这球鼻首、这对讲机、这蒸汽机、这大明轮、这蒸汽炮、这蒸汽枪、这望远镜、这各种航海仪器等，都是造不出来的，是无法以金钱衡量的啊。
王木木说，他马上要试航远行了，想请两位在天堂岛和对面的桃花岛上各建一座30米高的灯塔，图纸和施工要点都已写好。这两位早被王木木的奇思妙想、新奇物品和施工技术所折服，现在是言听计从，马上去落实了。
有样板在前，后二船造起来就省心多了。25天后，海面上三条庞然大物使人目瞪口呆，一开动，惊天动地，声势浩大。不过，王木木在三船上还是有些区别的，别人看不出，外表看不出，王木木自己知道，第一条船，特别加固，所以，编号为110，偏重攻击型战斗；第二条船为工装船，里面有王木木第二代的金切机床，还有铁匠铺和一个化工实验室和一个化学工场，有电解间，有食品加工作坊，有肥皂工场，整一个就是高新技术开发区。该船偏重救援、制造维修、生产捕捞，编号为119；第三条船是游览商用船，有大量的客房和仓位，还有用化学制冷的低温库房，服务设施都是超时代的豪华，并设总统套房二间，用于vip服务，船楼还有全玻璃的阳光房和空调房，编号为120。
看着自己第一个梦想实现，王木木也很激动，他准备在大宋开创一个崭新的航海时代，我不能退缩，我一定要行：
……
追寻我的梦想目标放大
紧握住方向我们现在就出发
痛快的汗水随着勇气蒸发
我就是我自己的梦想实现家
……
因为人生可以有后悔
但不可以有遗憾
如果你和我一样是鬼点子王
脑中总有用之不竭的灵感
答案很简单
那就自己动手吧
有一天你会欣慰当初
以行动证明自己的决定
不骗你
接下来又是往下一个阶段
迈进的时候啦
生命不该有空转
我的热情瞬间在爆发
……
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