清朝康熙前期，先后平定了“三藩之乱”和台湾的郑氏政权，除了西北的准噶尔以外，国内其他分裂割据的威胁已经消除。经过一段时间的休养生息，经济得到恢复，国力日益加强。康熙皇帝对自然科学有着浓厚的兴趣，通过与西方传教士的亲身接触，更增加了对西方新知识、新技术的了解。早在康熙二十五年(公元1686年)，康熙皇帝已有了编绘全国地图的计划，在给《一统志》总裁勒德洪的上谕中，他提出了“务求采搜闳博，体例精详，厄塞山川、风土人物，指掌可治，画地成图”的要求。在掌握了数学、测量和其他科学常识后，康熙更认识到，无论是修订天文历法，还是编纂全国性的地理志，测量经纬度和编绘地图是必不可缺的基础工作。因此他在巡游东北、江南和亲征准噶尔首领噶尔丹时，都令人测量当地的经纬度，用以校验旧图。
此后，在康熙的直接过问下，作了一系列准备工作。康熙亲自决定选用《工部营造册》为标准，规定200里合经线1度，每里180丈，每丈10尺，每尺合经度1%秒。还通过广州向西方购买了一批测量仪器。康熙四十一年(公元1702年)测定了经过中经线霸州(今河北霸州市)到交河的长距。康熙四十六年(公元1707年)又在北京附近试测并绘制成地图。康熙亲自作了校勘，发现质量大大超过旧图。这更坚定了他采用新法测量全国经纬度和绘制地图的决心，也使他对曾参加这些试验的西方传教士的技术更加信任，决定委任他们到全国各地进行测绘。
测量开始于康熙四十七年五月十七日(公元1708年7月4日)，由白晋(Joach Bouvet，公元1656—1730年)、雷孝思(Jean-BapitisteRegis，公元1663—1738年)和杜德美(PetrusJartoux，公元1668—1720年)三位神甫负责测量长城沿线，包括长城的各门、堡，附近的城寨、河谷、水流等。选择长城为首次测量的目标，显然还考虑到有利于测定北方各省的界线和毗邻地点的经度。两个月后白晋因患病而提前离开，其他人至次年1月结束测绘，返回北京。
他们绘成的地图是一个长卷，长度超过457厘米，标明了长城的300多个大小城门、远近全部堡、寨和军事据点，两侧邻近地区的大小河流、津渡、山岭，地形一览无遗。康熙审阅后非常满意，决定继续实施原定计划。
1709年(康熙四十八年)5月8日，雷孝思、杜德美和日尔曼神甫费隐(Xavier-EhreFridelli)自北京启程去东北各地测量。尽管这次测绘的地区大多人烟稀少，但由于康熙已下令各地作准备，夫役、马匹、粮草和物资的供应相当充分。这次测量的地区是北纬40度至45度，绘成的地图还包括图们江对岸的朝鲜北部。
三位神甫于年底返回北京，即奉命测绘直隶。自12月10日开始，至1710年6月20日完成。直隶地处京畿，是康熙皇帝经常巡视所经并作过测量的地方，所以测绘工作进行得特别仔细。果然，康熙亲自校阅了新制成的地图，认为无可指摘。
1710年(康熙四十九年)7月22日，测绘队再次去东北，向黑龙江进发，经齐齐哈尔、墨尔根(今黑龙江嫩江县)、黑龙江城(今黑龙江黑河市南瑷珲老城)，最北的测量点到达北纬51°21′36″。当他们从位于北纬47°24′30″的齐齐哈尔城返回时，经过了一望无际的东北平原，当时这里荒无人烟，河流也很少，所以他们连续进行了几个纬度的测量，结果发现，在北纬47°至41°之间每度间的距离会随着纬度的增加而增长，当时他们还不明白其中的道理，实际上却是首先发现了地球是扁圆体的实证。他们于当年12月14日绘成地图，进呈御览。由于本身居民点很少，测绘点也有限，这幅地图上还留有不少空白。
据《清史稿·何国宗传》的记载，由于鸭绿江与图们江之间的测绘尚不详细，曾于康熙五十年(公元1711年)命乌喇总管穆克登率领部属进行复查。
为了加快进度，从1711年(康熙五十年)开始测绘人员分为两路：雷孝思和新来华的葡萄牙神甫麦大成(Jean Francois Cardoso)率一队往山东省。杜德美、费隐与一位来华才三个月的潘如修士(Fabre Boujour)率一队出长城西行，直到新疆哈密一带，测绘喀尔喀蒙古(今蒙古国境内)。杜德美一队在完成测绘后，由嘉峪关经甘肃、陕西、山西返回北京。
山东一路的测绘先已完成，康熙在审查地图时问起，是否还有胜任测绘的传教士尚未任用，于是又有四人被推荐参加。麦大成奉命前往山西，与留在那里的汤尚贤神甫(De Tartre)会合，一起测绘了陕西、山西二省，制成两幅约300厘米见方的地图。康熙召见了汤尚贤，并提出一些他曾经观测过的地点，要汤尚贤在地图上指出它们的位置，一一核对。康熙曾认为与陕西、山西相接的另一幅地图中有一条河的走向画错了，汤尚贤据理力辩，居然使这位皇帝承认自己搞
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