公元1231年，在邢州邢台（今河北省邢台县）一个书香门第的家中诞生了一个男孩。男孩长到四五岁时，聪明过人，喜欢读书，尤其对探究自然现象感兴趣，小小年纪就制作过一些小的天文仪器，这个男孩就是后来的13世纪世界杰出的科学家之一郭守敬。

郭守敬29岁时，奉命巡视大名、彰德等地。他办事认真踏实，尤其对所到之处的地形和水利状况进行了详实的勘察。两年以后。他在上部（今内蒙古多伦附近）当面向元世祖忽必烈提出了兴修水利的六项具体建议。忽必烈对此十分赞赏，命郭守敬为提举诸路河渠，后来官至工部郎中，一直负责河工水利。在此期间，郭守敬治理勘测过的河、渠、泊、堰大小不下数百余所，其中对黄河中游地区的地形测量和京汴沿途的水准测量，取得了创造性的成就。

郭守敬在测绘上作出的最大贡献，是他首创的以我国沿海海平面作为水准测量的基准面。当时，郭守敬曾经从河套东头的孟门山（今陕西宜川至山西吉县一带）起，顺中条山往东，沿黄河故道测量地形，掌握了大河之北纵横数百里地区内地势起伏的变化。这是在黄河中游的一次大面积地形测量。大面积测量必须解决各局部测量数据的统一归化问题。据《元朝名臣事略》记载，郭守敬“又尝以海平面较京师至汴梁地形高下之差，谓汴梁之水去海甚远，其流峻急，而京师之水去海至近，其流且缓，其言倍而有微，此水利之学，其不可得也”。这是我国史书上第一次记载利用海平面作为基准来建立统一的高程系统，创立了“海拔”这一科学概念。这一工作，对于测量事业的发展，具有十分重大的意义，是我国大面积测量发展到一定水平所孕育出的杰出科学成果。直到今日，世界各国的区域性测量，其水准测量成果均归化到以海岸某点的平均海水面作为基准面的高程系统中去。我国现就采用青岛港验潮站历年记录的黄海平均海水面作为基准面，并在青岛设有水准原点，全国的高程均以此为基准。这一科学方法。仍将继续沿用。