Наиболее ранние свидетельства научного подхода греков к картографии появляются в IV в. до н. э. Дикеарх (350–290 гг. до н. э.), последователь Аристотеля, первым указал на необходимость введения на карте мира линии-ориентира. Он провел такую линию с запада на восток, через Гибралтар и Родос, и продлил до самой Персии. Эратосфен (276–195 гг. до н. э.) предложил изобразить не одну линию, а много параллельных линий, но расположил их на неравных расстояниях одна от другой. Эратосфен работал в Александрии, где заведовал знаменитой библиотекой. В ее коллекции было мало карт, но, несомненно, большое количество кадастровых рисунков. С их помощью Эратосфен определил расстояние от Сиены до Александрии и на основании этого измерения вычислил размер Земли, считая ее форму сферической. Работа Эратосфена положила начало географическим знаниям, основанным на измерении Земли. Но и такой подход непосредственно вытекал из философского осмысления знаний о Земле. Страбон, от которого мы и узнали о работах Эратосфена в области картографии, ссылается на его карту достаточно туманно, и остается неясным, действительно ли эта карта была нарисована или ее просто представил себе Страбон при чтении Эратосфенова трактата. Кратес из Маллоса (ок. 150 г. до н. э.) предложил – а возможно, и изготовил – изображение Земли в виде сферы с поверхностью, разделенной на четыре равных континента. Страбон, комментируя работу Гиппарха (180–125 гг. до н. э.) и тригонометрические вычисления, которые тот проводил для различных частей карты, подчеркивает, что эта работа была всего лишь полемикой с Эратосфеном и что на самом деле Гиппарх не рисовал никакой карты.
Можно считать, что теорию проекций, т. е. сеть меридианов и параллелей, подчиняющихся строгим математическим формулам, первым разработал Марин из Тира, живший на рубеже I в. Однако он не проиллюстрировал своего учебника по картографии Земли ни одним практическим примером. Его современник, знаменитый греческий астроном Клавдий Птолемей из Александрии (87—150 гг.), счел необходимым подвергнуть написанное Марином руководство критике. Он пришел к выводу, что по инструкциям Марина совершенно невозможно изготовить какую бы то ни было карту, а если у читателя нет под рукой карты для справки, то сказанное им вообще трудно понять. Многочисленные читатели, утверждал Птолемей, пытавшиеся по тексту Марина нарисовать карту, потерпели неудачу. Работа Марина не сохранилась, и мы знаем о ней только по комментариям Птолемея.
Птолемей
В той же полемической работе Птолемей изложил свои принципы изготовления карт. Он назвал эту работу ««Γεωγραωικη υωήγησις», т. е. руководство по изготовлению географических карт. В последующие столетия ее называли просто «География» (или «Космография»),