程大位過去隻是個貨郎，後來不僅在徽州，在世界上都有名聲了，成為響當當的數學家。既然這麼有學問，國家有難辦的事兒也要找他咯。
這不，國家要改革了，這事可不小。明朝中葉，王公貴族大量占奪土地，朝廷的大學士徐階占有最多，一家就有二十四萬畝全國納稅的土地，江南有的大地主也能占田七萬頃。他們拒不繳稅，還想方設法盤剝農民。租種官田的農民苦不堪言：“一畝官田七鬥收,先將六鬥送皇州,止留一鬥完婚嫁，愁得人來好白頭”。
更有甚者，“為田追租未足怪，盡將官田作民賣,富家得田民納租,年年舊租結新債”，於是，社會矛盾越來越嚴重，各地紛紛起義。
明神宗萬曆六年(1578年)，內閣首輔張居正奉旨改革，要在全國“土地丈量”，推行“一條鞭法”。那就是“總括一縣之賦役，量地計丁，一概征銀，官為分解，雇役應付。”
首先就要把各州縣的田地丈量準確，按畝折算繳納，再合並征收銀兩。說起來容易做起來難。那個時候丈量土地，全部靠繩尺牽量，如果田地比較寬闊，或者周邊不太整齊，丈量勞動強度大，也很不準確。徽州的土地基本在山上，測量難度更大，複雜的計算必須要請出算學大師程大位。
一開始，程大位隻是參與計算，坐在房裏，風吹不著日曬不著，計算雖然複雜，但比較那些丈量土地的人要輕鬆多了。
一天累下來，參與者一個個長籲短歎，都來求助：“程先生，算盤你都能造出來，不能給我們想個測量地的好辦法嗎？”
他難道不了解徽州的土地嗎？崇山峻嶺、懸崖峭壁不說了，即使有點土地，夾雜在山石之中，測量的人彎腰撅屁股忙上半天，繩子拉不直，還是量不準。
“好，我想想辦法。”程大位答應了。為了解決問題，吃不下飯睡不著覺，冥思苦想，要創造一種新的丈量工具。
工具得用木頭製，他去木匠那裏想辦法。
木匠正在解料，師傅一邊與徒弟拉鋸子，一邊哼著一首歌謠：
諸葛統領八員將，每將又分八個營。
每營裏麵排八陣，每陣先鋒有八人。
每人旗頭俱八個，每個旗頭八隊成。
每隊更該八個甲，每個甲頭八個兵。
請問諸葛孔明統領多少將兵啊？
徒弟跟著學了一遍，馬上問師傅：“到底是多少將兵啊？”
師傅搖搖頭：“我也不知道。”
程大位走過來，一口報出數字：“我知道，諸葛孔明軍師統領將兵一千六百七十七萬七千二百一十六人。”
木匠師徒詫異地看著眼前這個陌生人：“先生，您怎麼知道的？”
程大位笑笑：“這是一道自乘得數的算術題目，也是我解答出的難題之一啊。”
師傅放下鋸子，站起來，恭敬地彎腰致禮：“原來，您就是程先生？我們都說您是神算子啊，今天可見著您了。”
程大位讓他免禮，說自己也是來請教的，於是說出了測量中的問題，問用什麼辦法能夠準確地量地？
木匠答不上來，說：“我們測量最多的都是木頭，最多就一棵大樹吧！再大也大不多，不如一塊地的一個邊角，怎麼量得出來呢？”
見神算子陷入了沉思，木匠就自顧幹活了。為了把樹鋸開，攪動墨鬥，放出沾有墨汁的黑線，在木料上輕輕一彈，就畫出一條直線，放出的墨線有多長，畫到木料上線條就有多長。
程大位看見他用墨鬥劃線，靈機一動，豁然開朗，他一拍腦想到了辦法。一連幾天晚上徹夜未眠，在紙上畫來畫去，幾天以後，設計出了“丈量步車”。用木料製成外套和十字架，用鐵製造成轉心、鑽腳和環，然後從外套的匾眼中收放篾尺，隻要鑽腳插入田地測量點，丈量、讀數、攜帶都十分方便，不用的時候，收起來，提著外麵的環就可以帶走了。
他興衝衝去找木匠，根據他的圖做出來實物，再反複修改幾次，果然成功了。他們那個測量點完成任務比別人快很多，大大提高了丈量的速度和準確度，量地的人員也感到很輕鬆。
消息傳出去，州府的官員讓他帶著工具現場展示，看後大加讚賞，讓各地都來學習，但是路遠的來不了怎麼辦？程大位說他可以畫出圖來。
於是，他畫出了完整的零件圖、總裝圖、設計說明和改型說明個，在全套書麵資料上，還標誌出它由竹製的篾尺、鐵製的等部件組成。根據這套資料，任何地方的木工都能很方便地仿製出來。
後來，他把這些圖紙，都收入到他編著的《算法統宗》第三卷中，1578年左右發明的丈量步車，就這楊成為世界上第一個卷尺，程大位因此被譽為“卷尺之父”。