开普勒的行星定律主要涉及行星（具体来说是火星）和太阳，然而其所需的观测数据远不止于此。概括来说，开普勒需要的，或者说第谷提供的观测数据，是全套天文测量内容，而非单纯的行星位置。
想要运用数学规律对行星视运动进行计算，首先需要的就是一整套相当精密的行星位置数据。而想要精密的行星位置数据，就要有完整的天球坐标体系和相当多的黄、赤道附近恒星的精确坐标。同时，还需要精密测量太阳躔度。
所有天体坐标都是虚想出来的东西，而可见、可比对的目标只有恒星。这也是同一套观测数据既能支撑起行星运动定律，也能成就一部《鲁道夫星表》的原因——二者的数据底本，本来就有大部分是重合的。
观测仪器
首先，第谷的观测设备是比较精密的。虽然那个时代，机械加工的精度很成问题，但是诸如天文量角仪器都有一个比较朴素的提高精度的方法，就是做大一点。我们现在在文具店购买的普通量角器测量精度为1度，直径通常只有十几厘米，每一度的格子看起来也就一毫米上下，但是朋友们，如果我们把它放大个几十倍呢？当一度格子能到几十厘米的时候，我们可以很轻易的镌刻更小一级单位，直接读出角分，甚至通过估读可以粗略读出角秒。郭守敬的简仪就曾在度的单位下面又等分十格，可以读出更小的单位。
古今中外，所有天文仪器都或多或少有这个思路。中国古代的浑仪直径动辄一两米甚至一丈，郭守敬的四丈高表，还有乌鲁伯格天文台传奇般的40米纪限仪！
第谷的仪器没有一个是小型的，其耗资甚巨，加工精度也颇有保障。例如第谷最为知名的大型象限仪：
此大型象限仪虽然没有乌鲁伯格40米半径那么夸张，但是半径也达到了将近两米。
除象限仪外，第谷还制作、改良了好几个天文仪器，现在我们有幸还能看到第谷在汶岛天文台工作时候的天文台图片：
天文台死角有带大球的柱子，球上有尖装盖子，可以用来安置天文仪器。图中可以看到右上方大球上的盖子被取下了，而右下方已经安置在大球上的纪限仪。纪限仪可以自由转动，用于测量任意两个星星之间的角距，因其量程为60度，60度在中国古代被称为纪法，纪限仪因而得名，有一些文献也将其翻译为六分仪，也是就其量程而言的。
外面看到的只是冰山一角，天文台最重要的几个仪器分别被固定在5个半地下室中——这样可以规避大风对仪器精度造成的不利影响。
从图中可以看出，半地下安置了象限仪、纪限仪、大型浑仪等多种天文仪器。这些仪器毫无疑问都是没有望远设备的，完全靠目视，测量各种角度关系。
如果你有机会，甚至可以亲临当年第谷工作过的地方参观访问：
对其天文台详细考察，我们可以更加深入的了解第谷的工作环境甚至是主要工作内容。
测量方法
好的测量仪器还需要以合理的测量方法才能达到应有的精度。在那个时候，天文测量有三个“阶梯”。
第一阶最简单，是测量太阳黄经。因为太阳只在黄道运行，黄纬恒为0。通过测影工具结合计算，黄经可以相对容易的得出。
第二阶则是设法测量众多恒星赤道经纬度和黄道经纬度。可以说是恒星的“人口普查”。这部分工作最繁重、困难。
第三阶段是在第二阶段的基础上精确观察记录行星的位置。因为行星在某一时刻的具体位置实际需要通过附近的恒星来确定，所以这部分工作必得在第二阶段工作卓有成效之后方可进行。而一旦我们清楚黄道附近绝大多数天体的坐标，那么通过测量某一行星和附近两颗已知坐标恒星的距度，然后通过球面三角计算可知行星经纬度。
什么什么？用仪器直接读数？不可能的。
从原理上讲，第谷首先需要通过测影、查表、计算等手段测得某一时刻太阳黄经。然后傍晚时候使用纪限仪测量太阳和金星之间的角距——你看，纪限仪测量金星和太阳角距的话，量程非常合适，同时，使用象限仪测量金星和太阳的高度，使用浑仪测量金星和太阳的赤纬。
等太阳落山之后，金星作为昏星依然可见，然后使用纪限仪测量金星和目标恒星的角距以及目标性的高度和赤纬。
在这步里面，第谷直接测量的数据只有三个天体的角距（使用纪限仪）；高度（使用象限仪）和赤纬（使用浑仪）。
应用已经求得的太阳黄经，已足以通过球面几何解出目标恒星的赤经赤纬，然后再通过计算转为黄道坐标。
此后所有天体皆可以这一恒星为基准继续测量计算，不必依赖太阳和金星了。
精度控制
控制精度永远是很困难的事情，其实第谷的方法很朴素。
每天早晚在东西对称位置测同一天体坐标然后对比。
连续测量多日进行数据对比。
前述测量进行多组，然后比对。
在前面的恒星测量中，测出基准星后以在赤道附近找若干亮星测完，顺便还可以加总看看是否等于360度，做一个校准。然后以此为基础再行扩展星表。
修正
此外，因为西方当时的天文理论相对东方完备，所以很多理论已经清楚的差值是可以修正的。
首先就是因为地球半径造成的观测高低差和东西差。
高低差是因为人们站立在地表对天体进行观测时候因为地球半径产生的误差。也就是上图中两条直线的夹角。当时的数据认为金星到地球的距离是815倍地球半径，这个数据现在来看当然并不够准确。
而东西差实指高低差在赤道上投影造成的赤经差异，用高低差计算得出。东西差示意图：图中CE即为高低差，CD即为东西差。CD平行于FG（即赤道）。
除此之外，因为太阳-金星、金星-恒星两次测量不在同一时间进行，还需要修正两次之间金星公转的影响。
以及另一个很重要的修正，就是蒙气差。蒙气差是指因为大气的折射作用，天体看起来的高度比实际的高度要低。其示意图如下：
第谷可能是世界上第一个定量给出蒙气差修正的人。
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