Η απαίτηση λεπτομερούς χαρτογραφικής αποτύπωσης της γης οδήγησε στο τοπογραφικό διάγραμμα.
Πόσο μεγάλος σε μέγεθος μπορεί να είναι ένας χάρτης; Ο τουριστικός χάρτης που αγοράζουμε από ένα περίπτερο, όταν ξεδιπλωθεί, άντε να πιάνει την επιφάνεια ενός μεσαίου τραπεζιού, για πρακτικούς σκοπούς. Σε αυτό τον χάρτη τι μπορούμε να απεικονίσουμε; Ότι θέλουμε αλλά όχι με τον ίδιο βαθμό λεπτομέρειας. Αν απεικονίσουμε την Ελλάδα μπορεί να φαίνονται τα όρια των νομών αλλά όχι η έκταση που καταλαμβάνουν οι συνήθεις πόλεις. Αν απεικονίσουμε ένα νομό τότε ενδεχομένως να φαίνεται το περίγραμμα μιας μεγάλης πόλης αλλά όχι τα οικοδομικά της τετράγωνα. Αν απεικονίσουμε μια πόλη τότε θα φαίνονται τα οικοδομικά της τετράγωνα αλλά όχι τα κτίρια, κλπ.
Όταν θελήσουμε να αποδώσουμε τις λεπτομέρειες ενός οικοδομικού τετραγώνου, με τα κράσπεδα, τις περιφράξεις, τις γραμμές των κτιρίων, τις νησίδες των δρόμων, τότε πλέον μιλάμε για τοπογραφικό διάγραμμα. Είναι σαν να έχουμε τοποθετήσει έναν φακό πάνω στην γη, ρυθμίζοντας την εστίαση στην περιοχή που μας ενδιαφέρει, αναγκαστικά έχουμε βγάλει έξω από τον οπτικό μας ορίζοντα όλες τις άλλες περιοχές και αποτυπώνουμε αυτό που βλέπουμε. Άντε το πολύ να φαίνονται τα πρόσωπα των όμορων οικοδομικών τετραγώνων. Κάτι αντίστοιχο γίνεται και στις αποτυπώσεις των χωραφιών.
Πως αποτυπώνεται όμως αυτή η, μικρή σε έκταση, περιοχή ενδιαφέροντος; Σε μια πρώτη προσέγγιση αποτυπώνονται τα εμφανή περιγράμματα, δηλαδή το κράσπεδο, η περίφραξη και το ίχνος του κτιρίου. Ναι, αλλά πως; Με ποιο τρόπο, με τι εργαλεία; Ας υποθέσουμε ότι βρίσκόμαστε πολύ πίσω, στο παρελθόν (αρχαία ελλάδα, αίγυπτος κλπ) σε σχέση με το σήμερα. Ο άνθρωπος από τότε είχε ήδη αντιληφθεί την ανάγκη να μετρά διαστάσεις επιφανειών πάνω στην γη. Πρωταρχική μέτρηση ήταν η απόσταση μεταξύ 2 σημείων. Μετρώντας τις διαστάσεις επιφανειών που έμοιαζαν με βασικά γεωμετρικά σχήματα (τρίγωνο, τετράγωνο, ορθογώνιο παραλληλόγραμμο, κύκλος) υπολόγιζε με ένα βασικό τυπολόγιο και το αντίστοιχο εμβαδόν τους.
Εάν όμως σήμερα βασιζόμασταν μόνο στην μέτρηση της απόστασης δεν θα μπορούσαμε, για πρακτικούς λόγους, να παράγουμε εύκολα ένα τοπογραφικό διάγραμμα. Αν γνωρίζουμε ότι ένα χωράφι είναι ορθογώνιο παραλληλόγραμμο, αφού μετρήσουμε τις 2 πλευρές του, τότε στο χαρτί χρειαζόμαστε έναν χάρακα για τις αποστάσεις και έναν γνώμονα για τις ορθές γωνίες. Αν το παραλληλόγραμμο δεν έχει ορθές γωνίες, τότε τα πράγματα δυσκολεύουν κάπως στο χαρτί μόνο με τον χάρακα. Αν το χωράφι μοιάζει με τυχαίο τετράπλευρο, θα μετρήσουμε αναγκαστικά όλες τις πλευρές αλλά και τα μήκη των 2 διαγωνίων, και στο χαρτί ο βαθμός δυσκολίας αυξάνει, θέλουμε και διαβήτη για τριγωνικές δοκιμές μέχρι να κλείσουν οι γραμμές. Ο βαθμός δυσκολίας αυξάνει με το πλήθος των πλευρών ενός πολύγωνου χωραφιού.
Ο βαθμός δυσκολίας εκμηδενίζεται αν μετράμε και τις οριζόντιες γωνίες που σχηματίζουν 2 διαδοχικές πλευρές. Αυτή είναι η καινοτομία, που εισήχθη κάποια στιγμή και έκανε την δουλειά πρακτικότερη, η χρήση οριζόντιων γωνιόμετρων στο πεδίο για την μέτρηση γωνιών και η χρήση μοιρογνωμόνιου ή βαθμογνωμόνιου (400 βαθμοί = 360 μοίρες) στο χαρτί για την διαδοχική σχεδίαση ευθύγραμμων τμημάτων.