O procedimento fundamental por trás de toda cartografia é a topografia. Isto envolve a medição precisa de distâncias e direções na superfície da Terra. Para facilitar o levantamento em grande escala com precisão e rapidez em grandes áreas, várias distâncias entre pontos pré-selecionados são medidas com precisão. Elas são chamadas de linhas de base, a partir das quais uma série de triângulos é organizada. Esse processo, chamado triangulação, é a base da maioria das pesquisas.
A invenção da fotografia revolucionou verdadeiramente o levantamento topográfico e a elaboração de mapas. Pela primeira vez, mapas precisos e detalhados foram possíveis através de um processo relativamente rápido. Isto foi conseguido através do levantamento aéreo, que é o levantamento a partir de fotografias aéreas com a ajuda de instrumentos especiais, como estereografistas. O levantamento simplificado facilitou muito a criação de mapas de contorno precisos e detalhados.