その後内務省に入り、地理局測量課長となり測量事業の基礎を作った。特に、全国大三角測量の創始、日本の経度測定と標準時の制定、日本で最初の科学的皆既日食観測(明治20年)に携わり、明治19年(1886)海軍観象台の経度決定に際してダビッドソン・チットマン、小林一知・三浦清俊の測定結果とともに、地理局測定の荒井・小林の平均値が当てられた。