Геодезия, наряду с геометрией и математикой, относится к древним наукам и практически является их современницей. У человека была не только потребность в счете или геометрических построениях на земной поверхности. Ему нужны были и карты на обширные территории, геодезические методы и приборы при строительстве храмов, дворцов, оросительных систем и каналов, например, таких, как канал между Нилом и Красным морем, построенный в 6 веке до н. э. Имеются сведения, что топографические работы проводились на территории современного Китая еще 10 веков назад, в Египте - за 4000 лет до н. в. В Вавилонии 4500 лет назад решали уравнения с двумя неизвестными, там же строили здания высотой почти 100 м. Примитивные картографические изображения местности на камнях, бересте, бивнях мамонта, обнаруженные археологами, имеют возраст в 15 тысяч лет. На рис. 1 приведено изображение рисунка местности, выполненное на бивне мамонта, обнаруженного при раскопках в Черкасской обл. На рисунке показаны четыре строения, которые впоследствии были найдены археологами. На рис. 2 - изображение морской акватории с островами (морская карта полинезийцев), представляющее собой плетение из прутиков, похожее на рельефную карту, на которой острова изображались раковинами улиток, а наиболее удобные для плавания маршруты - жилками пальмовых веток. На таких картах дополнительно указывались и основные океанические течения, места рыбной ловли.
Рис. 1. Карта местности, выполненная на бивне мамонта
Рис. 2. Морская карта полинезийцев
Первые карты Земли стали появляться еще в V в. до н. э., но они были весьма примитивными и не очень точными. Ориентирование по сторонам света не производилось. Подобная карта была составлена, например, Дикар-хом Мессинским (350 - 290 гг. до н. э. ).
Попытки определения размеров Земли и производства измерений на земной поверхности известны у египтян еще 6 тысяч лет тому назад, а примерно 2230 лет назад Эратосфен (276 - 196 гг. до н. э. ) впервые сравнительно точно для того времени определил размеры Земли. Радиус Земли по его определению в переводе в метрическую систему мер составил 6370 км (практически такую же величину, которая используется в настоящее время при грубых расчетах). Он же написал и первую книгу по геодезии, составил карты с параллелями и меридианами. Еще раньше Эратосфена Аристотель (384 - 322 гг. до н. э. ), правда, без доказательства, в своем труде «О небе» привел размеры Земли. Но приоритет в этом отдают все-таки Эратосфену. Картой Земли Эратосфена пользовались до 100 г. н. в.
О методах выполнения геодезических работ и описание простейших с нашей точки зрения геодезических инструментов приведено в работе «Диоптрика» Герона Александрийского (род. ок. 155 г. до н. э. ), и примерно в то же время александрийский астроном Гиппарх (180 - 125 гг. до н. э. ) изобрел астролябию (дословно - «беру звезду»), ввел определение места точки на земной поверхности по долготе и широте.
Примерно такой инструмент приобрел в 1687 г. во Франции Петр I через своего посла князя Я. Ф. Долгорукова. Князь сообщил царевичу, что у него был украден инструмент, которым «можно брать дистанции или расстояния, не доходя до того места». Привезенный князем другой такой же инструмент и оказался астролябией.
Рис. 3. Карта Земли Птолемея
Метод проекций при составлении карт впервые применил Птолемей (87 - 165 гг. ), он же ввел деление окружности на 360° (хотя такими вопросами занимались и халдейские жрецы, современники Пифагора; они определяли величину в 1о как угловой размер двух последовательных солнечных дисков). Картой Земли Птолемея (рис. 3) пользовались довольно долго. На этой карте Индийский океан изображен в виде огромного внутреннего моря, Африка простиралась вплоть до Антарктиды и имела соединение с Китаем, Скандинавский полуостров был изображен в виде острова по своим размерам даже меньше Ирландии, Азовское море изображалось весьма большим, его размеры на север доходили до половины Руси. На этой карте изображена река Волга (Ра) и Каспийское море, очертания которого далеки от действительных. Картой Птолемея пользовался Х. Колумб при поисках берегов Индии. Ошибки на карте Птолемея и привели в то время к открытию Америки.