Trước khi lên ngôi,Nguyên Thế Tổ Khu-bi-lai đã hết sức coi trọng việc sử dụng các trí thức người Hán giúp mình vạch ra và thực hiện các chính sách. Ông trọng dụng 1 mưu sĩ người Hán là Lưu Bỉnh Trung. Việc xưng đế và đặt quốc hiệu là Nguyên của Khu-bi-lai đều do Lưu Bỉnh Trung gợi ý. Sau đó, Lưu Bỉnh Trung còn tiến cử với Khu-bi-lai 1 số bạn hữu và học trò của mình, đảm nhiệm các chức vụ quan trọng trong thời kì đầu của triều Nguyên. Trong số đó có nhà khoa học nổi tiếng đời Nguyên là Quách Thủ Kính. Quách Thủ Kính quê ở Hình Châu (nay là Hình Đài, Hà Bắc). Ông nội ông là Quách Vinh có học vấn uyên bác, không những tinh thông kinh điển Nho học, mà còn nghiên cứu toán học, thiên văn, thủy lợi. Khi còn trẻ, Quách Thủ Kính nhờ ảnh hưởng của ông nội đã rất đam mê khoa học. Lúc đó, Lưu Bỉnh Trung đang cùng người bạn là Trương Văn Khiêm dạy học ở Tử Kim Sơn, phía tây nam Hình Châu. Quách Vinh liền đưa cháu đến đấy theo học. Tại đây, Quách Thủ Kính làm quen với rất nhiều bạn bè yêu thích khoa học, nên học vấn được tăng tiến rất nhanh. Sau khi Khu-bi-lai thống nhất được miền bắc, liền quyết định sửa sang thủy lợi để phát triển sản xuất nông nghiệp. Để làm việc đó, ông có ý tìm kiếm nhân tài hiểu biết rộng về ngành này. Trương Văn Khiêm tiến cử Quách Thủ Kính. Khu-bi-lai lập tức triệu kiến Quách Thủ Kính ở Khai Bình (sau đổi là Thượng Đô, nay ở đông nam Dolon-nor, khu tự trị Nội Mông). Quách Thủ Kính vốn rất am hiểu tình hình thủy lợi ở miền bắc, nên đã đưa ra 6 biện pháp sửa sang thủy lợi. Sau khi nghe kế hoạch Quách Thủ Kính, Khu-bi-lai tỏ ý rấ hài lòng, liên tục gật đầu tán thưởng. Sau cùng, ông cảm khái nói: "Trao công việc cho những người như thế này thì mới tránh được việc tốn cơm nuôi những kẻ bất tài nói suông". Sau khi tiếp kiến, Khu-bi-lai liền trao cho Quách Thủ Kính chức "đề cử các lộ hà cừ", phụ trách công việc về sông ngòi, thủy lợi.

Hai năm sau, quách thủ Kính lại được phái tới Tây Hạ để làm thủy lợi. Qua nhiều năm chiến tranh, sông ngòi ở đây ứ tắc, đất đai hoang vu sản xuất bị phá hoại nghiêm trọng. Quách Thủ Kính đến Tây Hạ, tiến hành khảo sát tỉ mỉ, rồi huy động người nạo vét số sông ngòi cũ, đào thêm 1 số sông ngòi mới. Không đầy 1 năm, hơn 9 triệu mẫu ruộng ở đây được tưới nước đầy đủ, lương thực dồi dào, đời sống nhân dân được cải thiện. Để mở mang việc giao thông từ Đại Đô đến Giang Nam, Khu-bi-lai lại phái Quách Thủ Kính đi khảo sát tình hình giao thông trên tuyến đó. Qua khảo sát, thiết kế, không những đã nạo vét vận hà cũ, mà còn đào thêm Thông Huệ hà từ Đại Đô đến Thông Châu. Như vậy, vận tải đường thủy từ Giang Nam tới Đại Đô được hoàn toàn thông suốt. Sau khi diệt Nam Tống, Nguyên Thế Tổ càng coi trọng việc khôi phục sản xuất nông nghiệp. Sản xuất nông nghiệp cần dùng đến lịch. Trước kia, Mông Cổ sử dụng lịch do triều Kim ban hành. Loại lịch này có nhiều sai lầm, cả đến những ngày tiết dùng cho nông nghiệp cũng không được xác định đúng. Sau khi triều Nguyên chinh phục được Giang Nam, thì vùng này lại đang sử dụng 1 loại lịch khác. Lịch của 2 miền nam bắc không giống nhau, dễ tạo thành sự hỗn loạn. Nguyên Thế Tổ quyết định đặt ra 1 loại lịch thống nhất, nên ra lệnh thiết lập 1 cơ quan làm lịch, gọi là Thái sử cục (sau đổi thành Thái tử viện). Người phụ trách Thái sử cục là Vương Tuân, bạn học của Quách Thủ Kính. Vì Quách Thủ Kính tinh thông thiên văn, lịch pháp nên cũng được triều đình điều từ ngành thủy lợi sang Thái sử cục, cùng với Vương Tuân phụ trách việc sửa lịch. Vừa bắt đầu công việc, Quách Thủ Kính liền nêu ý kiến, là nghiên cứu lịch pháp trước hết cần coi trọng việc quan sát thiên văn, mà muốn quan sát cần có công cụ. Cỗ máy hỗn thiên nghi đồ sộ thời Tống dùng để quan sát thiên văn được vận chuyển từ Khai Phong (tức Đông Kinh của Bắc Tống) tới đã quá cũ kỹ, lạc hậu, không cung cấp được số liệu đáng tin cậy.

Quách Thủ Kính liền chế ra 1 cỗ máy mới, kết cấu giản đơn hơn máy cũ nhưng chia độ tỉ mỉ hơn, vì vậy mà cung cấp được số liệu chính xác hơn trước nhiều. Có được công cụ tốt, nhưng còn cần tổ chức việc quan sát thật tỉ mỉ, khoa học nữa. Năm 1279, Quách Thủ Kính xin Nguyên Thế Tổ cho Thái sử cục lập 1 đài thiên văn mới, đồng thời tổ chức việc quan sát thiên văn trên qui mô toàn quốc. Kế hoạch mạnh dạn đó lập tức được Nguyên Thế Tổ chuẩn y. Vương Tuân và Quách Thủ Kính nghiên cứu đặt 27 điểm quan sát trên toàn quốc. Điểm cực bắc tại Tia lơ (nay thuộc lưu vực I-ê-ni-xây thuộc Xibia, Liên bang Nga), điểm cực nam đặt tại biển nam, phái các quan chức tới các nơi đó quan sát và ghi chép. Bản thân Quách Thủ Kính đích thân dẫn người tới quan sát ở 1 số điểm quan trọng. Toàn bộ số liệu quan sát được đều được gửi về Thái sử cục. Căn cứ vào các số liệu đó, Quách Thủ Kính bỏ ra 2 năm trời, soạn ra 1 bộ lịch mới, là lịch Thụ Thời. Lịch mới này chính xác hơn lịch cũ nhiều. Nó tính ra 1 năm có 365.2425 ngày, so với thời gian vận động của trái đất quanh mặt trời chỉ sai có 26 giây. Loại lịch này so với lịch Gơrêgoa thông dụng hiện nay có độ chính xác tương đương, nhưng lịch Thụ Thời do Quách Thủ Kính lập ra đã ra đời sớm hơn công lịch do Châu Âu xác lập tới 302 năm.