Les chemins de fer ont été introduits en Angleterre au XVIIe siècle comme moyen de réduire la friction dans le déplacement de véhicules à roues lourdement chargés. La première « route à gravité » nord-américaine, comme on l’appelait, a été érigée en 1764 à des fins militaires au portage du Niagara à Lewiston, dans l’État de New York. Le constructeur était le capitaine John Montressor, un ingénieur britannique connu des étudiants en cartographie historique comme un cartographe.

Les activités d’arpentage et de cartographie ont fleuri aux États-Unis lorsque les gens ont commencé à se déplacer vers l’intérieur des terres sur le continent insuffisamment cartographié. La colonisation de la frontière, le développement de l’agriculture et l’exploitation des ressources naturelles ont généré une demande de nouveaux moyens pour déplacer les personnes et les biens d’un endroit à l’autre. Les routes privées à péage ou à péage ont été suivies d’abord par les bateaux à vapeur sur les rivières navigables et par la construction de canaux, puis dans les années 1830 par l’introduction des chemins de fer pour les trains à vapeur.

La plus ancienne carte topographique des États-Unis montrant un « tramway » commercial a été dessinée en Pennsylvanie en octobre 1809 par John Thomson et était intitulée « Draft Exhibiting … the Railroad as Contemplated by Thomas Leiper Esq. From His Stone Saw-Mill and Quarries on Crum Creek to His Landing on Ridley Creek ». Thomas Leiper était un riche buraliste de Philadelphie et un ami de Thomas Jefferson, qui possédait des carrières de pierre près de Chester. À l’aide de son plan d’arpentage, Thomson a aidé Reading Howell, l’ingénieur du projet et un cartographe réputé, à construire les premiers rails en bois pratiques pour un tramway. Thomson était un arpenteur réputé qui avait déjà travaillé pour la Holland Land Company. Il était le père du célèbre ingénieur civil et président de longue date de la Pennsylvania Railroad, John Edgar Thomson, qui était lui-même cartographe. En 1873, le plus jeune Thomson a fait don de la carte de 1809 de son père à l’Institut des sciences du comté de Delaware, afin d’étayer l’affirmation selon laquelle la carte et le chemin de fer de Leiper étaient les premiers travaux de ce type en Amérique du Nord.

En 1826, un tramway commercial a été arpenté et construit à Quincy, dans le Massachusetts, par Gridley Bryant, dont les machines ont été mises au point par Solomon Willard. Il utilisait la force des chevaux pour transporter le granit nécessaire à la construction du monument de Bunker Hill depuis les carrières de Quincy, sur quatre miles, jusqu’au quai de la rivière Neponset.

Ces premières utilisations des chemins de fer ne laissaient guère présager une révolution des méthodes de transport. Les améliorations apportées par James Watt à la machine à vapeur ont été adaptées par John Fitch en 1787 pour propulser un navire sur le fleuve Delaware, et par James Rumsey la même année sur le fleuve Potomac. Fitch, inventeur et géomètre américain, avait publié sa « Carte du Nord-Ouest » deux ans plus tôt pour financer la construction d’un bateau à vapeur commercial. Avec le Clermont de Robert Fulton et un bateau construit par John Stevens, l’utilisation de la puissance de la vapeur pour les navires s’est fermement établie. Les chemins de fer et la propulsion à vapeur se sont développés séparément, et ce n’est que lorsque l’un des systèmes a adopté la technologie de l’autre que les chemins de fer ont commencé à prospérer.

John Stevens est considéré comme le père des chemins de fer américains. En 1826, Stevens a démontré la faisabilité de la locomotion à vapeur sur une voie expérimentale circulaire construite sur son domaine à Hoboken, dans le New Jersey, trois ans avant que George Stephenson ne mette au point une locomotive à vapeur pratique en Angleterre. La première charte de chemin de fer en Amérique du Nord a été accordée à Stevens en 1815. Des concessions à d’autres ont suivi, et le travail a bientôt commencé sur les premiers chemins de fer opérationnels.

L’arpentage, la cartographie et la construction ont commencé sur le Baltimore and Ohio en 1830, et quatorze miles de voies ont été ouverts avant la fin de l’année. Cette plate-forme fut prolongée en 1831 jusqu’à Frederick, dans le Maryland, et, en 1832, jusqu’à Point of Rocks. Jusqu’en 1831, date à laquelle une locomotive de fabrication américaine fut mise en service, le B & O s’appuyait sur la puissance des chevaux.

Soon joining the B & O as operating lines were the Mohawk and Hudson, opened in September 1830, the Saratoga, opened in July 1832, and the South Carolina Canal and Rail Road Company, whose 136 miles of track, completed to Hamburg, constituait, en 1833, le plus long chemin de fer à vapeur du monde. Le Columbia Railroad de Pennsylvanie, terminé en 1834, et le Boston and Providence, terminé en juin 1835, sont d’autres lignes précoces. Les levés et la construction des voies pour ces chemins de fer et d’autres pionniers ont non seulement créé des demandes de cartographie spéciale, mais ont également incité les cartographes à montrer la progression des levés et des lignes achevées sur les cartes générales et sur les cartes des « guides de voyage ».

La planification et la construction des chemins de fer aux États-Unis ont progressé rapidement et au hasard, sans direction ni supervision de la part des États qui ont accordé des chartes pour les construire. Avant 1840, la plupart des levées ont été faites pour de courtes lignes de passagers qui se sont avérées financièrement non rentables. Comme les chemins de fer à vapeur subissaient la concurrence féroce des compagnies de canaux, de nombreuses lignes partiellement achevées furent abandonnées. Ce n’est que lorsque le Boston and Lowell Railroad a détourné le trafic du canal Middlesex que le succès du nouveau mode de transport a été assuré. La dépression industrielle et commerciale et la panique de 1837 ont ralenti la construction des chemins de fer. L’intérêt a toutefois été ravivé avec l’achèvement du Western Railroad of Massachusetts en 1843. Cette ligne a démontré de manière concluante la faisabilité du transport de produits agricoles et d’autres marchandises par voie ferrée sur de longues distances et à faible coût.

Les premières études et constructions de chemins de fer étaient financées par des investisseurs privés. Avant la concession foncière de 1850 à l’Illinois Central Railroad, des subventions fédérales indirectes étaient fournies par le gouvernement fédéral sous la forme de levés de tracés effectués par des ingénieurs de l’armée. Dans le General Survey Bill de 1824 visant à établir des travaux d’améliorations internes, les chemins de fer n’étaient pas spécifiquement mentionnés. Une partie des crédits alloués au titre de cette loi pour l’année suivante a toutefois été utilisée pour des « Examens et enquêtes visant à déterminer la possibilité de réunir les eaux d’amont de la Kanawha avec la rivière James et la rivière Roanoke, par des canaux ou des chemins de fer. »

Dans son Congressional History of Railways, Louis H. Haney attribue à ces enquêtes le mérite d’être les premières à recevoir une aide fédérale. Il /collections/railroad-maps-1828-to-1900/articles-and-essays/history-of-railroads-and-maps/notes/ que de telles subventions aux États et aux sociétés pour les levés ferroviaires sont devenues une routine avant que la loi ne soit abrogée en 1838.

La plus ancienne carte imprimée dans les collections de la Bibliothèque du Congrès basée sur des levés gouvernementaux effectués pour un chemin de fer appartenant à un État est « Map of the Country Embracing the Various Routes Surveyed for the Western & Atlantic Rail Road of Georgia, 1837 ». Les relevés ont été effectués sous la direction du lieutenant-colonel Stephen H. Long, ingénieur en chef, qui avait dix ans plus tôt relevé les routes pour la Baltimore and Ohio. Les travaux sur la route de Géorgie de 138 miles d’Atlanta à Chattanooga ont commencé en 1841, et en 1850 la ligne était ouverte au trafic. Sa position stratégique en faisait une route d’approvisionnement clé pour la Confédération. C’est sur cette ligne qu’eut lieu le célèbre « raid Andrews » d’avril 1862, lorsque des soldats de l’Union déguisés en employés du chemin de fer capturèrent la locomotive connue sous le nom de General.