一、大興水利
元世祖統一中國後，百廢待興，尤以農業為最，而發展農業首要條件是水利。中統三年（一二六二年），張文謙向元世祖忽必烈推薦郭守敬。郭守敬向世祖「面陳水利六事」，郭守敬對整個北方的水利情況都非常熟悉，頗得信任。面對元世祖的提問，他對答如流，並提出了許多很有用的改革建議，得到了元世祖的高度評價。從此，在元世祖的任命下，郭守敬成了負責全國水利的官員。

當時，西夏一帶因為多年戰亂，河道堵塞，糧食生產大受影響。郭守敬趕赴西夏，對當地的百姓說明水利不興就農事不與的道理，不到一年，他發動民工疏濬了一批原有的渠道、水壩，還開挖了一些新河道。這一帶九百多萬畝農田灌溉暢達，糧食豐收，百姓的生活也都改善了。

接著，郭守敬又揮師江南，經過科學根據的實地勘察，他不但疏通了原來的運河，還秉持獨到的看法，努力說服朝廷官員，開鑿了一條從大都到通州的運河。從此，這條取名為惠通河的運河，將江南和大都連為一體。通惠河通行後，從南方運糧可直達北京，對發展南北交通和漕運事業起了很大的作用。

此外，他又曾對今河南、山東一帶地區進行細緻的地形測量，繪製成多幅地圖。最重要的是他提出以開平面比較地勢高下差的方法，相當於現今常提到的“海拔”。郭守敬的發明，令明朝來中國的德國傳教士湯若望敬仰，並尊稱他為「中國的第谷」。（待續）