一、测量
天文测量 元至元十六年(1279年)，太史郭守敬主持完成天文测量——“四海测验”。据《元史》记载，“四海测验”的测量点“东极高丽(今朝鲜开城)，西至滇池(今云南昆明)，南逾朱崖(今西沙群岛南部一海岛)，北尽铁勒(今俄罗斯安加拉河、叶尼塞河地区)”共27个，为编制《授时历》和测定元代版图提供了精确的天文测量数据。
明崇祯二年(1629年)，礼部左侍郎徐光启受命修订历法时监造天文测量仪器27件，并亲自进行天文测量。
从清初至道光七年(1644年—1827年)，京师观象台的很多仪器，皆由中西学者合作主持制造，并进行天文测量，其中乾隆命名的《仪象考成》为著名的天文成果。
民国二十年(1931年)，国民政府实业部地质调查所在全国各地测量116个天文经纬度点，其中曾世英在北平实测两点：该所操场上(西城丰盛胡同58号)，北纬39°55′05″，东经116°21′20″；该所地震研究室 (京西鹫峰秀峰寺) 前，北纬40°03′54″±1．″86，东经116°05′45″±3．″71。
1950年夏，中央军事委员会作战部测绘局实测了复兴门三角点的天文经纬度，并测量出复兴门至安定门的天文方位角，作为北京主干三角网的起始数据。
大地测量 元中统二年(1261年)，忽必烈慕僚刘秉忠受命负责营建燕京的皇城等各项建设，对整个新都城规划地区进行周密的实地踏勘， 确定了全城的中心点，埋设了石刻的测量标石，名曰“中心之台”，并建中心阁。这是北京最早出现的都城平面控制测量基准和标石。当时，以此中心为基准点， 确定了全城的中轴线和四周轮廓。
清康熙四十七年(1708年)开测，历时10年完成的《皇舆全览图》，首次应用三角测量方法。在这次测量中，康熙根据实际测量结果，并集中各方意见，两次统一丈量尺度：康熙四十九年(1710年)规定，以200里合地球经线上1°的弧长；康熙五十年(1711年)规定，以清代工部营造尺(1尺=0．317米)为标准，以1800尺即180丈为1里，也就是每尺合经线百分之一秒。在进行经线弧度测量时，发现北纬41°与47°处相差258尺之多。
1950年7月，北京市人民政府地政局委托中央军事委员会测绘局在北京地区布设一个25点的三角网。1962年，北京市地质地形勘测处改建位于北京城中心部位的国家地下铁道一等三角网。1973年，又利用1966年的国家地震三角网改建为北京市二等全面网。后又在此网的外围改建成“东南”、“百花山”、“汤河口”三个二等补充网。这些三角网使北京拥有了高精度、大规模、整体性的城市三角网群，覆盖北京城乡大地。
1985年，国家测绘局测绘科学研究所完成我国天文大地网整体平差方案的研究，提出了将30万个不等精度观测值严格依最小二乘法和不等权联合整体平差的方案和新的条件联系平差解算方法。这是一项极为复杂的超大规模大地测量数据处理工程。
1990年，国家测绘局测绘科学研究所与中国人民解放军总参谋部测绘局测绘科学研究所（简称总参测绘局）共同完成“全国卫星多普勒网短弧平差计算”。该网37个点，是世界上为数不多的几个大规模卫星多普勒网之一。它的布设及平差计算的成功，进一步精化了中国大地坐标和地心坐标系的转换参数。
水准测量 民国三年(1914年)至民国五年(1916年)，京都市政公所测绘专科完成了全市水准测量。正阳门门洞内的“将军石”被首次选定为北京地区近代水准测量的水准原点（因管理不善，此原点于50年代中被非测量单位移开而废止）。其高程值引自天津大沽口实测潮平面，从此形成北京地方独立高程系统，并一直沿用至1990年。
1979年，北京市测绘处建成玉渊潭水准原点及其东、西参考点。新水准原点为深井点，下两层套管，自地面层以下33．36米进入基岩层。1982年9月，又选公主坟南的海军司令部院内基岩点一个，作为新水准原点的监视水准点。玉渊潭水准原点的高程值从1983年起正式启用。
1979年，北京市测绘处对北京水准网作全面调整，利用复测的水准路线长达2640公里，构成35个环。观测采用S05型、S1型精密水准仪和因瓦水准标尺，按国家一等水准测量精度施测。平差计算在电子计算机上进行，按环闭合差推算的每公里中误差为±0．78毫米，平差后每公里单位权中误差为±0．91毫米，选定最弱点高程中误差(北京水准原点副点～兴隆)为±6．33毫米。这次平差的起算点为北京水准原点的副点。
重力测量 民国二十二年(1933年)，国立北平研究院物理学研究所鲁若愚和法国科学院院士雁月飞采用荷雁42号弹性摆仪器对华北30余处测定了重力加速度，这是中国近代重力测量的开始。
1985年，国家测绘局测绘科学研究所完成国家重力基本网-1985年系统的研究。该网由57个点组成，平差后点的重力值比旧网的精度提高一个数量级。
1988年9月，国家测绘局在北京白家疃地震台设置北京国际绝对重力观测室，北京玉渊潭绝对重力点作为副点。后又在北京及外围地区布设178个重力点，形成24个闭合环的重力测网。每年由国家地震局地球物理研究所和综合观测队施测用LQCOSDE重力仪(美国产)复测4期，精度在±10毫伽以内。
二、绘图
舆图的测绘 从元至大元年(1308年)起，元代著名舆图学家朱思本实地对长江南北进行了调查,充分利用郭守敬的“四海测验”成果，把天文、大地测量与舆图测绘紧密结合，采用中国传统的“计里画方”方法，先作各地分图，然后合成长、宽各七尺的大图，历时10年绘成《舆地图》，这是元、明、清各代测绘全国总图的基础和范本，但原图已佚。
明代，著名舆图学家罗洪先(1504年—1564年)将朱思本《舆地图》按计里画方的网格法加以分幅转绘，并把收集到的资料补入新图，形成类似现代的地图集，取名为《广舆图》。在此图中，共出现山、河、路、界、府、州、县、驿等24种地图符号。首先在舆图中标示出地图符号的图例，形成“制图综合”的概念。明嘉靖三十四年(1555年)，《广舆图》第一次刊印。
清康熙四十七年(1708年)，法国传教士白晋·雷孝思等奉命按西法测绘各省图籍，历时10年完成了《皇舆全览图》，为中国第一部实测全国分省地图集，也是三角测量方法在中国地图测绘中首次应用。全图共41幅，范围西至西经4°，北至北纬50°，比例尺为1∶140万。投影方法采用伪圆柱投影。中央经线是通过北京的子午线。图中对内地各省的注记用汉文；而边疆地区则用满文。该图是第一次对台湾省进行实测，共测定7处经纬度，绘制了台湾府地图，《皇舆全览图》开创了中国实测经纬度地图之先河，提高了测图的精度。
清乾隆时期，以左都御史何国忠为首，测绘天山以北；以钦天监五官正明安图为首，测绘天山以南。并命测绘人员重新实测西藏地图。以上两地的测绘于乾隆二十四年(1759年)完成，后编制成一部新图集，在清皇家舆图目录(《萝图荟萃》)中称之为《皇舆斜格图》。民国十四年(1925年)，在清造办处发现铜版104方。经鉴定为乾隆时期的皇舆全图，重新印行，题名为《乾隆内府地图》，该图是中国首次实测经纬度地图最终完成的标志。由于地图西至西经90°多，北至北纬80°，因此这不仅是一幅中国全图，而且是一幅当时世界上最完整的亚洲大陆全图。
地形图测绘 清乾隆十五年(1750年)五月，户部尚书海望负责的北京城区地形图测绘历时4年7个月完成，名为《京城全图》。民国二十四年(1935年)，故宫博物院发现《京城全图》原图。民国二十九年(1940年)，分别以两种不同版本缩印出版后，该图被称作《乾隆京城全图》。原图的比例尺一般认为是1∶650。1992年，经北京市测绘院实测、分析认为，此图紫禁城部分的比例尺为1∶600，外城沿为1∶700，一般地带在两者之间。全图无等高线，采用平、立面相结合的绘图法。
1955年，北京市地质地形勘测处开始测绘全市平原地区1∶2 000比例尺地形图，历时5年完成8 614幅(6 891．2平方公里)。
1959年至1962年底，北京市地质地形勘测处完成1∶2 000比例尺航空摄影测量，成图699幅，但经检查质量不合格而报废。国内大比例尺航测成图技术不成熟，主要是仪器设备落后。1975年，从瑞士引进A10精密立体测图仪和B8S立体测图仪等，并成立航测队。1984年，国家测绘局测绘科学研究所研究的18～23MSP大像幅多光谱航空摄影方法，克服了国内一直沿用的小像幅多光谱不能测图的缺点，从而成为“一摄多用”的航摄方法。
1984年至1987年，北京市测绘处完成计算机数字化成图《大比例尺工程机助成图系统》。该系统将在野外采集的地物、地貌特征以及互相间的关系以数据形式存入计算机系统中，通过设计的软件，为用户提供所需的地形图、工程图及有关数据。以后，该单位以该系统为核心，开发出系列数字化机助成图软件系统，包括《大比例尺航测机助成图系统》、《地籍测量机助成图及地籍资料数据库管理系统的研究》及《原图数字化机助成图系统》等，使用户在计算机上进行检索、查询、规划、设计成为现实，并为建立中国的城市地理信息系统打下基础。该处从1987年10月至1993年5月，已向24个省、自治区、直辖市的60个单位转让此项技术，推广应用于测绘1∶500～1∶2 000比例尺地形图与各种专业图。
三、测绘仪器
经纬仪 1954年，私营世文仪器厂（1962年更名为北京光学仪器厂）试制成功“五五”式经纬仪，后相继制成精度为5′和6″的经纬仪。
1971年,北京光学仪器厂试制成功2″级中等精度DJ2-1型光学经纬仪，这是国内最早自行设计且批量生产的2″级经纬仪之一。该仪器为钢结构，仪器横轴和望远镜筒成十字形整体钢结构，钢的线膨胀系数与玻璃基本接近，使外界温度的变化对仪器影响较小。光学系统采用等光程透射式，可使度盘主、副像黑度一致，有利于瞄准符合读数。采用双平板测微器，体积小，使用方便可靠，望远镜为复消色差系统。此经纬仪性能可靠，精度稳定。1976年，该厂与中国科学院地球物理研究所共同设计试制成CJ6型地磁经纬仪，用于地震预报，测定地磁偏角和水平强度。1978年，该厂与苏州第一光学仪器厂试制成TDJ2型光学经纬仪。这种经纬仪具有较好的抗高频振动的性能，不但简化了仪器结构，简化操作手续，节省野外观测时间，提高了仪器的自动化程度，还提高了竖直角的测角精度。该仪器读数部分设计成数字化，较为直观；并具有彩色读数视场：在光学系统中加入黄绿色和浅蓝色玻璃，使水平度盘读数窗和竖直度盘读数窗具有不同的色彩，容易区别，有舒适的视觉并有利于提高读数精度。
1979年，北京光学仪器厂设计研制成DJD-1型激光定向经纬仪。它运用光导纤维把激光束导入经纬仪望远镜系统，并从物镜端发出一束可见的红色参考线，它可广泛地用于隧道、市政工程中管道的铺设、机械设备安装排列、飞机和船体的安装等一系列工程测量。它可同时瞄准和定向、光束漂移小。1980年，该厂试制成TDJ2Z型自准直经纬仪，目镜的一侧设有照明器，照明电压为6伏，自准直有效距离为2米～9米，在距离9米处设置反光镜，从目镜可见足够亮度的自准直像。该仪器主要用于国防工程及冶金、化工、机械、建筑等部门的设备安装。
1981年，北京光学仪器厂研制成DJP-1型坡面经纬仪，坡面经纬仪就是在普通经纬仪横轴上附加一副望远镜(简称副镜)，副镜能绕固定于横轴的旋转轴转动，并在旋转过程中保持副镜视准轴扫描形成的平面，始终平行于经纬仪望远镜的视准轴。在矿山测量中，采用坡面经纬仪测定水平巷道和倾斜巷道的腰线只需十几分钟；而以前采用普通经纬仪要用半小时至2小时。1984年，该厂与中国计量科学研究院共同研制成DJX-1型径向测量经纬仪。它主要用于石油、化工、交通、铁道、商业、外贸和计量等部门的大容量缸体的径向偏差及基本直径测量。
1987年，北京光学仪器厂生产的TS-60AE型6秒级光学经纬仪，产品质量经世界著名生产厂Wild公司质量工程师检测认可，由该公司独家代理销售，并将该产品列入Wild公司的产品系列，向全世界销售，开创了测量仪器出口的历史。其他还有TDJ6AE、TD-1E型等光学经纬仪及自动安平水准仪等成批出口到美国、德国、加拿大、泰国和澳大利亚等国。
水准仪 1958年，北京科学仪器厂研制成S3级光学水准仪。
1981年，北京光学仪器厂设计研制成功正像望远镜的DZS3-1型自动安平水准仪，可用于国家三四等水准测量，并出口至美国、联邦德国和泰国等国家。
1989年1月，北京光学仪器厂研制成国产化的DSZ3-ZD型自动安平水准仪。至1990年，北京地区的自动安平水准仪的产量在国内居首位。
测距仪 1963年，北京科学仪器厂研制成一台变频式DGS-36型光电测距仪。1966年，研制成DGS-Ⅱ型小型光电测距仪。
1972年，北京光学仪器厂与武汉地震大队等联合研制成定频式JCY-1型精密气体激光测距仪，测程为30公里，测距相对精度达百万分之一。
1973年至1976年，北京测绘仪器厂与北京大学、北京光学仪器厂、清华大学、国家测绘局测绘科学研究所和北京市地质地形勘测处分别合作，先后研制成HGC-1型及DCH-1型红外测距仪，精度分别为±1．5厘米和±5毫米，测程分别为1公里和1．5公里。此类型仪器首先实现自动数字测相式和数字显示读数。
1983年，北京光学仪器厂引进瑞典AGA公司的112型红外测距仪的制造技术，并与中国TDJ2型光学经纬仪组合成DCJA5型和DCJ3Z型测距经纬仪。1987年，该厂与北京自动化技术研究所合作，研制成DCH3型红外测距仪，与TDJ2E型光学经纬仪组成DCJ32-1型测距经纬仪，用于边角联合测量。
1988年12月，北京测绘仪器厂与清华大学合作，研制成DCH2-E型相位式红外光电测距仪，其连续跟踪测量时间为5秒。
1990年，北京光学仪器厂与清华大学、江苏无锡工具量具厂联合研制成ZXB1. 6-G型半自动综合测绘系统，成为内外作业一体化的测量系统。
航空（摄影）测量设备 60年代初，国家测绘总局测绘科学研究所（简称总局测绘所）研制成一套地物光谱仪——DP-1地面摄谱仪和HP-1航空摄谱仪,从此开始中国地物波谱研究工作。该所还研制出一台SGG-1感光材料解像力测定仪，此仪器于1972年被定为国家感光材料解像力测定的标准仪器。
1965年4月至1980年2月，总局测绘所先后设计出“航宽” -1(1010)、“航红” -2(6875)、1821、1055、1065、1075等黑白全色、黑白全色红外、彩色红外和单光谱6种性能的航空摄影胶片。这些胶片都被列为国家军工产品正式生产，广泛应用于测绘、资源调查、环境监测、航天和军事等部门。其中1010用于青藏高原航摄，6875应用于大烟雾、森林、水网区航摄，6875和1821被用于中国返回式卫星摄影。
1978年起，国家测绘局测绘科学研究所研制成功“数控测图仪”和“ZS-1正射投影仪”以及与它配套的自动测绘等高线程序的80多个程序软件包。该仪器系统批量生产后，改变了中国长期不能生产处理丘陵、山地正射影像图的局面。
1985年，国家测绘局测绘科学研究所研制成“JX-1解析测图仪”和“23厘米×23厘米像幅解析测图仪”。1988年初，又研制成功“JX-3解析测图仪”，产品在20个测绘单位使用，经济效益显著。 | 
