I det sydlige og nordlige endepunkt for gradmålingsrekken ble det utført astronomiske observasjoner med største presisjon. Stjernenes posisjon på himmelen ble målt for å beregne punktenes geografiske bredde og lengde. For en lang gradmålingsrekke ble det også utført astronomiske observasjoner i mellompunkter. En kikkert som kunne måle vertikale og horisontale vinkler ble brukt til disse observasjonene.