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到了公元前202年至公元220年的汉代，地图的绘制已达到很高的水平，地图的运用更加普遍，并且出现了各种类型、各种用途的地图。
文献中记载最多的是各地的地形图。
汉武帝建元六年(公元前135年)，淮南王刘安向武帝建议不要进攻闽越时曾说：“以地图察其山川要塞，相去不过寸数，而间独数百千里。”(在地图上观察闽越国的山川要塞，相差不过一寸多，但实际上的距离有数百上千里。)这应该是一种画着地形和军事设施的小比例尺地图。元朔六年(公元前123年)，淮南王企图起兵叛乱，与谋臣左吴等按照“舆地图”，日夜不停地部署兵力和行军路线。“舆”是记载非常详细的意思，可见这种舆地图比例尺相当大、内容也相当详细。
《史记·大宛列传》中记载了这样一件事：汉武帝时，张骞及其率领的使者从西域归来，向武帝报告了他们“穷河源”(一直追踪到黄河的发源地。实际是误以今新疆塔里木河为黄河的上源)，发现黄河发源于于阗〔tian田〕，并且带回了当地山上采来的玉石。汉武帝“案古图书”(查考了古代的图书)，将黄河发源的山命名为昆仑。值得注意的是，这里的“图书”，并不是我们今天对书籍的通称，因为古代的“图”与“书”是完全不同的两个概念，所以“图”就是地图，这说明西汉时还保存着的古代地图已经包括今新疆的范围，并且绘出了当地的山川。
汉武帝太始年间(公元前96—前93年)，有一个名延年的人上书道：“河出昆仑，经中国，注渤海，是其地势西北高而东南下也。可案图书，观地形，令水工准高下，开大河上领，出之胡中，东注之海。”(黄河发源于昆仑山，流经中国，注入渤海，地势是西北高而东南低。可以根据地图和资料，考察地形，命令水利工程师量出高度的差别，将黄河引过分水岭，使河水流经匈奴地区，再东流入海。)延年的建议说明当时的地图不仅已包括黄河上游和今新疆境内的昆仑山，而且可以看出地势的高低。
东汉永平十二年(公元69年)，王景受命治理黄河，汉明帝在召见后，特意赐给他《山海经》、《河渠书》和《禹贡图》。虽然我们无法肯定《山海经》和《河渠书》中是否附有地图(这也是完全可能的)，但《禹贡图》的名称就明白无误地说明，这是一幅或多幅描绘《禹贡》一书有关内容的地图，而《禹贡》的内容包括黄河及其支流，有关的山脉、山峰、城邑、物产、土壤、植被等许多方面。
东汉初年还出现了立体地图的雏形。建武八年(公元32年)，汉光武帝将要出征隗〔kui葵〕嚣，马援在他面前“聚米为山谷，指划形势”(用米堆成山谷的形状，讲解敌我双方形势)，光武帝听后连声称赞，说：“虏在吾目中矣。”(敌军都已在我眼中了。)大概这种以米垒成的立体地图是相当直观的。
由于绘制地图的技术已比较普及，文武官员往往随时随地绘成新的地图，作为行军作战或治理开发的工具。朝廷也经常命令有关官员绘制新的地图，以适应军事或行政的需要。
如武帝天汉二年(公元前99年)，汉将李陵率步兵5000人出居延(今内蒙古额济纳旗一带)，北行30日，到达浚稽山(约在今蒙古国土拉河、鄂尔浑河上游以南一带)。李陵将所经过的山川地形画成地图，派部下骑士陈步乐上报武帝，使武帝非常满意。
征和四年(公元前89年)搜粟都尉桑弘羊和丞相御史向武帝建议：轮台(今新疆轮台县东南)以东的捷枝、渠犁有5000顷以上的土地可以开垦，可以调遣戍卒去实行屯田。可以设立三个校尉官分别负责，要求他们“图举地形”，开发水利，及时扩大五谷的种植。看来，这些校尉在勘察地形的同时，负有绘制成地图上报之责。尽管这一建议被武帝否决而未能实行，但证明这是文武官员一项正常的职责。
昭帝元凤三年(公元前78年)，张千秋和大将军霍光的儿子霍禹随度辽将军范明友征乌桓(今内蒙古东南和辽宁西北一带的少数民族)。回来后，霍光召见张千秋，问他战斗方略和山川形势，张千秋边说军事形势，边在地上画成地图，一点没有遗忘。但问霍禹时，他却记不清楚，回答说：“都已有文书记录了。”张千秋能随手画成地图，固然与他记忆力强有关，但也证明了当时地图应用的普及。或许霍禹所说的“文书”中，也包括了有关人员在行军途中画成的沿途地图，张千秋只是凭记忆重画而已。
东汉章帝(公元75—88年在位)时，侍御史李恂〔xun寻〕奉命巡视幽州(今山西东部、河北、辽宁一带)，在北部边疆抚慰少数民族。李恂将所经过地区的山川、屯田、聚落绘成详细的地图百余卷，回京后上奏朝廷，受到章帝的嘉奖，被封为兖州刺史(今山东西部、河南东部一带的监察官)。李恂画的大概是非常详细的分幅地图，所以才会有百卷之多。
随着汉朝疆域的扩展和与周边少数民族交往的频繁，汉人的地理知识不断增加，所绘制的地图的范围也逐渐扩大。东汉永元元年(公元89年)，汉将窦宪、耿秉率军大破北匈奴，出塞3000余里，登燕然山(今蒙古国杭爱山)，在山上刻石纪功。由班固所作的《燕然山铭》中写道：“考传验图，穷览其山川，遂逾涿邪，跨安候，乘燕然。”(我们考查了文献记载，对地图进行了核对，对匈奴的山川早已完全了解，于是翻越涿邪山，跨过安候河，登上燕然山。)这表明，在窦宪出兵前，曾经查考了有关的文字记载和地图，而地图的范围显然已经包括今蒙古国在内的北匈奴地区。《汉书·武帝纪》元鼎六年(公元前111年)“遣浮沮将军公孙贺出九原”，后人臣瓒〔zan赞〕作注时写道：“浮沮，井名，在匈奴中，去九原二千里，见《汉舆地图》。”可见臣瓒看到的《汉舆地图》包括远离汉朝边界2000里外的匈奴地名，并且不排除在图上注有里程的可能性。
另一类是主要描绘疆域、政区的地图。
当时的一级行政区域郡、国是地图上的基本内容，所以查阅地图后就能知道全国郡、国的情况。更始元年(公元23年)，刘秀在河北起兵时，邓禹曾对他说：“夺取天下不会有什么困难。”第二年，刘秀在广阿县(今河北隆尧县东)城楼上查阅地图，发现自己占有的地方很少，就责问邓禹道：“天下郡国这么多，如今我才得了其中的一个，你上次却说夺取天下不会有问题，有什么道理？”以后隗嚣割据陇西时，马援曾劝说他的部将杨广说：“我不久前刚查了地图，天下的郡、国有106个，为什么要以区区两个郡与中原104个郡国对抗呢？”
汉朝封诸侯王时，都要由有关部门呈上地图，由皇帝确定王国的范围和名称。如武帝元狩六年(公元前117年)四月，御史奏上“舆地图”，请皇帝确定国名。10天后，正式立皇子刘闳〔hong红〕为齐王、刘旦为燕王，估计已在地图上画出新王国的范围和国名。东汉建武十六年(公元40年)，光武帝分封皇子，也是由有关官员奏上地图后才正式进行的。
郡一级的政区图可以精确到乡一级的界线和乡以下的地名，并且不断修订。临淮郡的僮县(今安徽泗县东北)有个乐安乡，有田3100顷，南面以闽佰为界。初元元年(公元前48年)修订郡图时，误将乐安乡的南界画到了平陵佰，使该乡多了400顷田。丞相匡衡被封为乐安侯，乐安乡成了他的食邑，就多收了400顷田的租米。到建昭元年(公元前38年)，郡里勘定乐安侯国的界线，才发现图上的错误，就作了更正，上报丞相府。匡衡身为丞相，却示意属官以旧地图为依据，向临淮郡提出质问，使郡太守不得不将错就错，将400顷田划给乐安侯国，使匡衡多收了租谷千余石。这两次修订郡图正好相隔10年，可能是当时规定的年限。
在相邻的政区为分界线发生争执时，地图往往能起到权威的裁决作用。三国魏时，清河、平原二郡的边界纠纷闹了八年，它们的上司冀州刺史换了两任都没有能解决问题。孙礼出任刺史时，太傅司马懿问他有什么办法，他说：“烈祖(魏明帝)初封平原王时画有地图，现在藏在皇宫，只要拿这张图一查就可以确定。”查了原图后，证明双方有争议的土地在高唐县西北，应该属于平原郡。
这类地图上还记录着租税、户口等数据。永平十五年(公元72年)汉明帝封诸皇子时，先在地图上审定范围，都只及已有王国的一半。马皇后在旁边见了，说：“孩子们只有几个县的租税，照制度是不是太少了些？”明帝说：“我的儿子岂能与先帝的儿子一样？每年有2000万石租米收入就足够了。”建初四年(公元79年)，章帝亲自修改“舆地图”，将他的兄弟广平王、钜鹿王、乐成王等的封地都增加到每年可以收入8000万石租税的范围。
此外，还有城市图和宫殿图。如著名的《三辅黄图》详尽地记载了汉代以长安为中心的三辅地区(京兆、左冯翊、右扶风三个直属中央的政区)内的宫殿、陵墓、寺庙等建筑和城市布局，本来是有图的，只是以后失传了。无论是单幅还是多幅，这就是西汉首都地区的城市图和宫殿图。西汉时还是一种《长安图》，原图虽已无法看到，但从后人的引证中还可以作些推测。如《史记·文帝纪》裴骃〔yin因〕注引如淳说：“《长安图》，细柳仓在渭北，近石徼。”《文选·西征赋》注引《长安图》：“汉时七里渠有饮马桥。”可见《长安图》既包括城内，也包括城郊，至少标注着水渠、桥梁、仓库及其他地名。此外还有《关中图》、《雍州图》等，如《续汉书·郡国志》注：“案《关中图》，县南有新丰原。”
三国时出现过一种以刺绣制成的地图，据《拾遗记》记载：
孙权常叹魏、蜀未灭，军旅之隙，思得善画者，使图山川地势军阵之像。达乃进其妹，权使写九州江湖方岳之势。夫人曰：“丹青之色甚易歇灭，不可久宝。妾能刺绣作列国于方帛之上，写以五岳、河海、城邑、行阵之形。”既成，乃进于吴主。
〔今译〕孙权经常感叹没有消灭魏、蜀，在军旅的间隙，想物色一位善于画图的人，让他将山川、地势和军阵布置画成地图。(赵)达推荐了他的妹妹，孙权就让她画出九州的江湖山岳的分布。(赵氏)夫人说：“用颜色画很容易褪色，不能长久保存，我能用刺绣将列国绣在一块方帛上，同时还能绣上五岳、河、海、城邑和行阵的布置。这幅地图绣成后，就进献给吴主孙权。
这类地图只是用彩色的线代替了绘制地图时的颜色，刚绣成时或许比较鲜艳，日子长了也未必能保持不褪色，不仅制作费时、费钱，而且不易保持精确，所以没有推广的价值。
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