Fin dai tempi più remoti, l'uomo ha sentito l'esigenza di tracciare su una superficie le informazioni relative allo spazio: si ipotizza infatti che già nella preistoria fosse in uso abbozzare disegni rudimentali su sabbia o su pellame per descrivere punti di riferimento, paesaggi o distanze.
Le prime forme di cartografia propriamente detta riguardano le civiltà mesopotamiche e risalgono ad un periodo compreso fra il 2.300 e il 1.500 a. C: si tratta di piccole tavole in argilla, sulle quali sono incise localizzazioni di territori corredate dai relativi dettagli (colline, fiumi, città con porte e cinte murarie).
Appartiene a questo periodo la cosiddetta "Mappa Mundi Babilonese", considerata il più antico esempio conosciuto di carta del mondo.
L'antico Egitto ci ha lasciato pochi esempi di produzione cartografica; molto più abbondanti sono, invece, i reperti cartografici riguardanti la Grecia di età classica, che testimoniano da parte dei suoi abitanti il possesso di un livello avanzato di conoscenze astronomiche e nautiche.
Le prime carte greche del mondo di cui si abbia notizia sono attribuite ad Anassimandro e a Ecateo (VI-V sec. a.C.).

Secondo la loro visione, la Terra ha la forma di un cilindro, la cui parte superiore corrisponde alla superficie popolata.
Nei secoli immediatamente successivi, alcuni eminenti pensatori greci, da Pitagora ad Aristotele, avanzarono l'ipotesi che la Terra fosse una sfera. Nel III secolo a.C., Eratostene e Ipparco elaborarono rappresentazioni del mondo estremamente avanzate sulla base di calcoli concernenti il raggio e la circonferenza della terra, i meridiani e i paralleli.
Di questo periodo, inoltre, ci sono pervenute importanti testimonianze dalla Cina, dove carte di vario tipo, molto ricche di riferimenti, venivano realizzate su tessuto, carta o legno.
Tra i cartografi più famosi di età romana spicca l'egiziano Tolomeo che, nel II secolo d.C., fu autore di un'opera destinata a fungere da modello per tutta la cartografia successiva: la "Geografia".
Ispirandosi ad una fonte del I secolo, Tolomeo elaborò nuovi sistemi per rappresentare la Terra su superficie piana in modo da conservare il più possibile le proporzioni evitando gli effetti prodotti dalla distorsione.
A seconda dell'estensione del territorio interessato, Tolomeo applicava di volta in volta la proiezione "conica" (carte del mondo) o quella "cilindrica" (raffigurazioni di aree poco estese, come le regioni).
Il geografo egiziano, però, fu un'eccezione per la società del suo tempo: le mappe romane dell'epoca, infatti, rispondevano soprattutto a fini pratici, come quelle realizzate dagli agrimensori e dai funzionari del catasto.
A queste si aggiungevano le cosiddette "carte itinerarie", create per facilitare le operazioni militari, il commercio e i trasporti.
Fra i geografi di età bizantina si distinse, nel sesto secolo, "Cosma Indicopleuste", passato alla storia per aver rifiutato la concezione della Terra come una sfera, alla quale opponeva l' immagine di un ecumene di forma rettangolare.
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