確定地球的形狀、重力場和地面點的幾何位置是大地測量學的任務，也是測繪的基礎。大地測量學最初是為了確定地球的形狀而發展起來的，它是壹門古老的學科。
地球是壹個圓球的概念自古就有。埃及人在公元前3世紀測量了這個球體的大小，但他們的測量精度還沒有達到可信的水平。中國唐朝和南宮的壹個代表團說，在公元724年，在許多地方測量了夏季至日影子的長度和北極的高度。他們的結果換算成現在的單位，子午線長度約為132.3公裏，只比現代值大20%。到了17年底，牛頓從力學角度創立了平地理論，認為地球是壹個兩極略平的橢球體。這壹理論被法國在1735 ~ 1744期間的大地測量結果所證實。從地球圓說到地球平說，是人類對地球形狀認識的壹次飛躍，但卻經歷了兩千年。
1743年，法國的A.C. Claillo論證了地球的幾何扁率和動力扁率之間的數學關系，奠定了物理大地測量學的基礎。在此之前，大地測量只使用幾何方法，稱為幾何大地測量。幾何方法和物理方法相輔相成地解決大地測量學的任務，極大地豐富了大地測量學的內容
從力學的角度，地球的形狀定義為大地水準面，大地水準面是壹個物理面，處處與重力方向正交，所以是地球重力場的幾何表示。地面點上的重力值與地球內部的質量分布有關，所以地球的形狀與地球內部結構有關。大地水準面比橢球面更接近地球的真實形狀，這是人類對地球形狀認識的又壹次飛躍。
當Clello推導他的公式時，他對地球內部的質量分布做了壹些假設。英國的G . G Stokes爵士在1849年進壹步發展了物理大地測量學，提出了利用大地水準面的重力值確定大地水準面形狀的理論。這個理論要求大地水準面之外沒有質量，所以在將地面上測得的重力值還原為大地水準面時，要考慮大地水準面之外的質量。但是，這種減少不能嚴格執行。為了克服這個困難，蘇聯的M.C .莫洛金斯基在1945年提出了直接利用地面重力數據研究地球形狀的理論。但是這兩種理論都需要全球重力測量。到目前為止，仍然很難通過重力測量獨立解決地球形狀的問題。
20世紀50年代末出現的衛星大地測量學給大地測量學帶來了巨大的變化。它突破了常規大地測量的局限性，建立了全球大地測量網和全球地心坐標系。以衛星軌道攝動觀測、海洋衛星測高和地面大地測量數據為基礎，建立地球重力場模型，從中得出精確的地球扁率，並不斷進行精化。而且，確定地球形狀和重力場的大地測量方法也用於確定太陽系其他天體的形狀和重力場。地球科學和空間科學的研究都涉及到重力場數據。比如航天器和導彈發射的軌道計算，不僅需要地球重力場的信息，還需要發射場和目標的地心坐標。
目前地面重力測量的精度已經達到10微伽，電磁波測距技術可以以萬分之壹的精度測量兩個地面點之間的距離。最新發展的甚長基線幹涉測量技術，可以建立三維慣性坐標系，測量極移和地球自轉速度的變化，以厘米級的精度測量這個坐標系中相距數千公裏的兩點之間的坐標差。
衛星大地測量和聲納技術促進了海洋測繪的發展。現在海洋大地水準面已經由衛星雷達測高確定，可以建立海底控制網，用於海面和水下的定位和導航，以及繪制海底地形圖。
19世紀的測繪方法是直接實地測繪地形，綜合選擇後按照壹定比例繪制地圖。這種方法效率低，受自然條件限制。20世紀30年代，航空攝影測量測繪地圖的方法逐漸完善，形成了攝影測量學。用這種方法，大部分工作在室內完成，克服了自然條件的限制，因此得到了廣泛的應用。解析攝影測量的基礎理論建立於20世紀50年代。20世紀60年代，出現了由精密三維坐標測量儀和小型電子計算機組成的分析測繪儀器。新興的航天遙感技術可以通過圖像處理、照片測量、判讀和計算過程來確定地面點的坐標和地圖。航空攝影圖像也可以數字化轉換成大量密集的灰數，存儲在磁帶上。因此，通過空間遙感和航空攝影技術可以實現測繪的完全自動化。
各類工程建設在設計、施工和管理階段都需要測繪，有的有壹些特殊要求，工程測量就是為了滿足這些特殊要求而產生的。
測繪過程得到的成品是原始地形圖，需要進壹步加工制作各種比例尺的地圖、航海圖、航空圖和各種專題圖。因此，需要進行地圖投影、地圖編制、地圖裝飾和地圖印刷。這些都屬於地圖學的範疇。雖然地圖的出現可以追溯到古代，但只是在近代電子計算機的應用之後，地圖繪制才發生了巨大的變化。目前，壹個由電子計算機、數字平臺、自動繪圖儀和軟件組成的計算機輔助制圖系統正在被用來實現地形圖、地籍圖繪制和地圖編制的自動化。