圆丘祭天的记载首见于《周礼·春官·大司乐》：“冬日至，于地上之圆丘奏之，若乐六变，则天神皆降，可得而礼矣。”该祭天的时间为每年冬至日，文献中亦有夏至日祭天的记载，如《礼记·郊特牲》“郊之祭也，迎长日之至也”。选择两至日祭天，与古人的宇宙观相关，如“三圆”宇宙模型中的内圆为夏至的日道、外圆为冬至的日道、中圆为春分秋分的日道。结合现有的考古遗存来看，以“三圆”为特点的“三横图”式宇宙观历史悠久、持续时间长。而且，这些物化载体的连续性体现了不同时代的文化特征。
史前时代：红山文化古国祭坛的宗教神秘性
辽宁牛河梁东山嘴遗址（第二地点三号冢n2、z3）是一处红山文化祭祀遗址。冯时认为，东山嘴的三重圆坛属于“三衡图”，与古人“盖天说”宇宙观有关。红山文化距今5000多年，从遗址的规模来看，应属于“前国家”形态的“古国”。结合三重圆形直径的比例关系，说明红山人已具有日行图式、两分两至的认识，这种认识是基于长时段观测天文的经验所得。
古国首领或宗教领袖通过圆形祭坛祭天，观象授时，指导农事耕作，具有“人事”方面的作用。但总体而言，三重祭坛属于史前祭祀文化。陈来认为，“正是弗雷泽所说的‘努力通过祈祷、献祭等温和和谄媚手段以求哄诱安抚顽固暴躁、变幻莫测的神灵’，即属于祭祀文化；而不是‘借符咒魔法的力量来使自然界附和人的愿望’的巫术文化”。该史前祭祀文化建立在观象的基础上，绝地天通，政教合一，祭坛体现出浓厚的宗教神秘性。
轴心时代：秦简《鲁久次问数于陈起》的数理性
北大藏秦简《鲁久次问数于陈起》篇记载：“地方三重，天圆三重，故曰三方三圆，规矩准绳、五音六律六间皆存……大方大圆，命曰单薄之三；中方中圆，命曰日之七；小方小圆，命曰播之五。故曰黄钟之副，单薄之三，日之七，播之五，命为四卦，以卜天下。”北大秦简的下限为秦统一，简文明确记载“三方三圆”，并对相关理论进行了阐释。
商周时代的祭祀文化是建立在对“上帝”“天”等崇拜的基础之上，周人重“德”、重“民”，神圣的祭祀文化逐步世俗化。进入春秋时代，征伐自诸侯出、自大夫出，乃至陪臣执国命，礼崩乐坏，传统的天人关系需要进行重新审视及解释。士阶层都用各自的方式解释“天下”，这就是轴心时代理性、人文的觉醒。
《左传·僖公十五年》记载：“物生而后有象，象而后有滋，滋而后有数。”从史前东山嘴三重祭坛到秦简“天圆三重”，体现出自“观象”到“数术”的演变。“大方大圆”的“单薄之三”、“中方中圆”的“日之七”、“小方小圆”的“播之五”是对长期观测经验的数理性阐释，也是在陈起回答鲁久次问题“天下之物，无不用数者”的数论基础之上的进一步论述。从“天文”到“人文”，数理性体现出理性觉醒时代的特征。
分裂时代：早期佛教洞窟藻井的交融性
藻井之名始见于东汉张衡《西京赋》。藻井之“藻”与水生植物相关，“井”与主水衡的井宿有关，作为中国古典建筑的构件，藻井有防火之寓意。根据建筑的不同，藻井大体可分为殿堂藻井、墓葬藻井和洞窟藻井，而包含藻井的洞窟多为覆斗顶式洞窟。赵燕林认为，敦煌北朝石窟中的藻井不仅存在“三圆三方”的图案，且与北大秦简陈起所论“三圆三方”的宇宙模型数值大同小异，如西魏时期的第285和249窟、北凉第272窟、北周第296和461窟等。洞窟藻井位于洞窟的最高处，与“天”“宇宙”相联系，通常认为其受到汉代以来墓葬顶部的天象图式的影响。根据东汉辞赋家王延寿《鲁灵光殿赋》中“圆渊方井，反植荷蕖”的记载，殿堂藻井与墓葬藻井一样都具有“圆方”的建构或观念，而后起的洞窟藻井的“三圆三方”延续了北大秦简的数理观念以及殿堂藻井和墓葬藻井的建筑理念。
佛教传入中土之后，早期佛教传播者在译经或讲经的过程中采用“格义”的手段，用本土文化的名词术语和思想理论来表达佛教思想，如“三玄”的老庄、《周易》等。据《高僧传》记载，佛教徒多有懂天文历算者，如三国时的康僧会、南朝宋的求那跋陀罗等。再如，南朝的梁慧严回答何承天佛国将用何历之问时说：“天竺夏至之日，方中无影，所谓天中。于五行土德，色尚黄，数尚五，八寸为一尺，十雨当此土十二雨，建辰之月为岁首。”已论及四时分至。
沙武田认为，早期敦煌洞窟体现了“汉晋传统的墓葬图像系统”，又结合了“‘三圆三方’宇宙观念的藻井”形式。可以说，它们是功德主和信众对佛教往生净土观念与传统墓葬升天思想相结合、最普通的信仰需求的图像表达。佛教传播者自身的天文知识，加上佛经中的天文知识、本土的墓葬升天图式和“盖天说”的宇宙观，使早期佛教寺窟藻井“三圆”纹饰体现出文化的多样性。
隋唐明清：大一统国家天坛的礼仪性
“天坛”一词起源甚早，为皇帝南郊祭天建筑的圜丘，如《宋书·卷二一·礼志三》记载：“光武建武中，不立北郊，故后地之祇，常配食天坛，山川群望皆在营内，凡一千五百一十四神。”隋唐的史书中仍使用“圜丘”一词，元以后“天坛”开始替代“圜丘”，指称天子南郊祭天的建筑。根据隋唐长安城圜丘遗址的发掘报告及研究，其圜丘遗存与《隋书》《旧唐书》《新唐书》中的记载并不完全一致。
从考古出土情况来看，唐圜丘包括四重。根据曲安京、陈镱文的研究，第一层圆表示恒隐圈，第二、三、四层圆分别代表冬至、春秋分、夏至日太阳的轨道，而且后三条轨道是用“三圆三方”的模型构造出来的，同心圆的半径依次为10、7、5个单位，与北大秦简记载的数值相同。明清天坛建筑群中的圜丘坛、祈谷坛皆为三层坛制，祈年殿三环圆顶、三层天花板，均与“三圆”的宇宙观相关。天坛建筑群包括建筑间的距离，祈年殿的柱子，圜丘坛的石板、拦板、台阶数目皆具复杂的数理观念。
大一统国家时期的祭天，尽管反映的是对天的信仰，但这种天人关系已经剥去了祭祀的神秘性、祭坛的数术性乃至交融性，相比之下，神秘之天、自然之天、宗教之天，更体现为道德义理之天。天坛祭祀主要象征君权神授或君权天授，“钦若昊天”“皇建有极”，具有重要的政治和文化功能。而“三圆”祭坛的祭祀活动，逐步形成了一套完备的制度化礼仪。
从长时段的视角来看，早期文明阶段的物质文化遗存探究，属于“源”，文明在不同阶段又体现出不同的文化特征，属于“流”。如新疆巴音布鲁克草原发现的距今3000年的神秘祭坛、陕西省三原县天井岸村西汉末期的天井坑遗址群、甘肃博物馆藏东汉糅漆木胎六壬式盘等，都在不同程度上体现出“三圆”的物化特点，当然还有更多已经湮没在历史的长河之中。从“源”到“流”，“三圆”物化载体的连续性及其文化特征，正体现了中华文明绵延不息的“生生之谓易”——“不易”和“变易”。