测量是绘制任何地图最首要的一步。据《春秋纬》记载，五帝之一的炎帝，为了度量大地而远涉几十万里。公元前两千两百多年，夏禹治水时“左准绳，右规矩，载四时，以开九州，通九道”。《山海经》也记载，夏禹派大章和竖亥两位徒弟步量世界大小。这说明四千多年前，祖先就已经开展过规模较大的测绘工作。其中“准”是测高低的，“绳”是量距的，“规”画圆，“矩”则是画方形和三角形的；还有个“步”，是计量单位，折三百步为一里。夏禹时代绘制的地图上有九州的山川、草木、道路以及禽兽的分布情况，现在还有人把地图命名为《禹迹图》，意即大禹的足迹。
步行丈量的效率和准确度毕竟都比较差。好在各朝各代都不乏锐意创新之人，西汉时出现了一种“记道车”，可以计算行路里程。到东汉时，发明了地动仪的科学家张衡仍嫌它不够好使，于是便做了一番改进，利用差速齿轮原理，行车十里则敲鼓一次，敲鼓满十则敲钟一次，车上指南针记录车子行走方向，大大提高了里程测量速度。
古人还采用测“日影”的方式来推算实地距离：在同一天的中午，在南北方向两地区别竖起同高的表杆，然后测量表杆的影子，并根据“寸影千里法则”推算南北两地距离。但“寸影千里”是相当粗略的经验值，准确度上比较差，后来被南朝天文学家何承天、隋代天文学家刘焯和唐代天文学者僧一行、南宫说的理论和实测所否定。
不管此后测量工具再怎么精细发达，实测工作仍然相当艰苦。比如近代地理学家邹代钧当年从英俄回国后，进行《湖北全省分图》的测绘编制，测量方面采用的是测经纬度法和大地三角测量法，每天的工作繁重琐细：“计八人共测一州县，每八人中又分四小路，二人任‘测天度’为一路，测州县治所及各定点外，仍应测地面三角；管‘记里轮’者一人，同学生一人为一路，测人行道里外，亦应测地面三角，余学生四人，分为两路，专测地面三角……”贰 绘图方法：“计里画方”使用了1500年
古时的人们管地图叫做“舆图”。“舆”字的本意为车厢、车辆，恰好概括了那时人们测绘地图的方式——坐在车上（或骑马、乘船、步行等）前往尚待探索的地域，凭借简单的定向设备确定位置，再将亲眼侦测到的地理信息记录下来，绘制到图上。大部分古时候县志中出现的地图，都画在许多方格里，这是一种古老的按比例尺绘制地图的方法，名为“计里画方”。绘图时，先在图上布满方格，方格中边长代表实地里数，相当于现代地形图上的方里网格；然后按方格绘制地图内容，以保证一定的准确性。
“计里画方”始自西晋裴秀提出的“制图六体”原则。除经纬线和地球投影外，现代地图学上应考虑的重要因素，他几乎全提了出来。这个方法在传教士利玛窦将西方地图带入中国前，一直使用了1500年，不过它的局限性也相当严重，因为没有标明经纬度数，只能适用于大比例尺和低纬地区地图。
宋朝的沈括不仅是古代上最卓越的科学家之一，也是一位杰出的地理学家和地图学家。他曾奉命编绘了《天下州县图》，可惜这套图已经失传，他发展了裴秀的“制图六体”，取消了“道里”，增加了“互同”。沈括将“道里”看作地图上的距离，认为有了比例尺后，图上距离自然就有了；至于“互同”，很可能就是现代地图中使用的等高线标记。 被著名舆地学家邹汉勋诟病的“像山水画”一样的地图，本来一直是中国早期地图的表现形式。见山画山，见水画水，虽然精确度不高，但胜在形象直观，并且蕴含了丰富的地理信息。上世纪三十年代，梁思成、林徽因夫妇在翻看一本画册时，无意中发现了一幅唐代壁画“五台山图”，详绘了五台山及周边地理风貌，图中还有一座叫“佛光寺”的庙宇。佛光寺始建于北魏，唐武宗灭佛时被毁，12年后才重建。而被毁之前的影像，被描绘于几千里之外的敦煌石窟，可想而知这座寺院在唐宋时代五台名刹中的地位。梁思成夫妇后来远赴山西，真的找到了这座隐藏在山峦之下的破落古寺，打破了当时日本学者的断言：在中国大地上没有唐朝及其以前的木结构建筑。这恐怕正是“像山水画”的地图的功劳。叁 绘图角度：山川走向和测量人行进方向
没有GPS和大数据的时代，古人绘制地图的格局难免会小一些，很多地图都是从测绘人的主观视角出发，依赖实际观测与经验，借助简单的定向与测量技术所绘制而成的。而且，很多地图并不是“上北下南”，和今天严格按照比例尺和经纬度坐标的地图差别非常大。 即便是“行政地图”，古时候地图也经常以山川河流走向为基准。这种地图实际上是给官员的一份说明书：首先把县城画在中央，再把辖区内的山川、名胜按照相对于县城的大致方位绘制出来，最终把各个村镇填到相应的山上、河边。比如清光绪十一年版的《大宁县疆域图》，这张图并非按照典型的“上北下南，左西右东”排布方式，而是根据县域地势和重要河流走向，将西北设为上，东南设为下。这与现代的大宁县（巫溪县）地图相比，完全是两个样子。
以测量人行进路线为基准的地图看起来很有意思。比如杭州西湖文化广场上的一幅“京杭大运河沿线图”的浮雕，就是很典型的以水路为基准的地图。这幅“地图”就是在中央画一条河，在画卷的首端画上北京城；测绘人坐上船，把沿线经过的山川、城池一 一划出，等到到达杭州后，在画卷末端画出杭州城，一张地图便绘制完成了。这种“地图”，可以说是一套“游记”，以绘图人所在位置为中心，看到什么就画什么。富裕的地方画大点，无聊的地方少画点，完全不讲究绝对方向与比例尺，艺术性远高于纪实性。
《郑和航海图》也是如此，描述的是长乐（福州）一带的海岸线，是以行船者站在船头观测有关景物时产生的视觉感受而绘制的，有山画山，遇岛画岛，突出了海岸线、离岸岛屿、港口、江河口、浅滩、礁石以及陆地上的桥梁、寺庙、宝塔、旗杆等沿岸航行的标志。地图的比例并不标准，图中虚线表示航线，在离岸较远的航线上注记了针位（航向、方位）和更数（航程、距离），有时还注记出航道深度、航行注意事项，是我国最早不依附海道专书而能独立指导航海的地图。