Среди карт коллекции Ю. Клапрота, хранящихся в Департаменте восточных рукописей и печатных книг Британской библиотеки наиболее интересны в этом плане «Карта Омской провинции в Северной Татарии» и два листа «Карты провинции Или». В печатном виде Ю. Клапрот «утвердил» такое изображение Казахстана и Центральной Азии на своей «Карте части внутренней Азии… составленной по большей части по картам, созданным по приказу императоpa Цунь-луна отцами Галлерстейном [?], Феликсом де Роша и де Эспинья», изданной в 1819 году.
Следует подчеркнуть, что в связи с рекогносцировочным характером съемок иезуитов основные орогидрографические очертания на составленных ими (и производных от них) картах очень схематичны. Например, Тянь-Шань, представляющий собой громадную горную систему из целого ряда хребтов и высокогорных всхолмленных сыртов, изображен на картах де Роша и де Эспинья как единый горный хребет.
Видную роль в выявлении и анализе карт иезуитов играл известный русский синолог, российский консул в Кульдже Иван Ильич Захаров (1814–1885). Будучи в течение двух лет в составе русской духовной миссии в Пекине, И. И. Захаров имел возможность пользоваться источниками, недоступными для других европейцев, в том числе материалами астрономических определений, произведенных в Центральной Азии в 50-х гг. XVIII в. иезуитами де Роша и де Эспинья и их картами. По-видимому, именно И. И. Захаров вывез из Пекина хранящиеся в настоящее время в Отделе рукописей Российской национальной библиотеки в Санкт-Петербурге «Карты всего Китая и отдельных провинций», изданные в 1842 г. по картам де Роша и де Эспинья. Естественно, что астрономические наблюдения иезуитов и их карты, выполненные в XVIII в., не могли отвечать требованиям, предъявлявшимся к информации о местности во второй половине XIX в.
Первоначально на основании литературных источников и китайских карт создавались чисто «кабинетные» картографические произведения вроде «Карты озера Иссык-Куль и сопредельных с ним стран. Составлена действительным Членом имп. Русского географического общества Яковом Ханыковым. 1852 года», которая была в 1853 г. издана с дозволения Военно-топографического депо.
Российские власти, имевшие в этот период весьма серьезные геополитические интересы на территории Тянь-Шаня, в связи с тем, что эти районы стали российско-китайским порубежьем, на котором требовалось установить официальную границу между двумя империями, начали активные географические исследования и картографирование в этом регионе. Стратегические интересы государства в данном случае полностью совпали с научными интересами П. П. Семенова. Однако весной 1856 г. из Семипалатинска на озеро Иссык-Куль первой направилась военно-научная экспедиция M. М. Хоментовского, в которой принимал участие известный казахский ученый (а также русский офицер и разведчик) Чокан Чингисович Валиханов (1835–1865). В составе экспедиции работала группа топографов во главе с Яновским. Экспедиционный маршрут проходил через город Верный (Алма-Ата) и долину реки Чилик, затем по реке Чарын, далее вверх по долине реки Каркары, через перевал Салташ в долину реки Тюп и по ней к озеру Иссык-Куль. Таким образом, путешественники пересекли Семиречье и Джунгарию.
Главная задача экспедиции состояла в изучении озера Иссык-Куль, в связи с чем была произведена первая русская топографическая съемка его восточного и северо-восточного берега до реки Зауку и положены на карту все северо-восточные притоки. Заметим, что первые сведения об этом озере в русской литературе были приведены Нифантьевым в его работе «Сведения о дико-каменных киргизах».
Таким образом, П. П. Семенов начинал свои исследования Тянь-Шаня не на пустом месте. При подготовке к своему центральноазиатскому путешествию он перевел со своими дополнениями книгу Карла Риттера «Die Erdkunde von Asien. Bd 1: Der Norden und Nord-Osten von Hoch-Asien» (Bln, Reimer, 1832), опубликованную под названием «Землеведение Азии Карла Риттера». Том 1: «Общее введение и восточная окраина восточной нагорной Азии».
В мае 1856 г. П. П. Семенов отправился в свое восемнадцатимесячное путешествие из Санкт-Петербурга через Нижний Новгород, Казань, Екатеринбург, Омск, Барнаул, Змеиногорск и Семипалатинск в недавно основанное русское поселение Верное (теперь Алматы), куда прибыл в августе 1856 г. Далее Семенов в сопровождении казачьего конвоя отправился для исследований высокогорных плато и хребтов, окружающих озеро Иссык-Куль. В 1856–1857 гг. (с перерывом на зиму, проведенную в Барнауле) П. П. Семенов исследовал западные отроги хребта Заилийский Алатау, Чуйскую долину, Боамское ущелье, горы Кунгей Алатау и Терскей Алатау, достигнув истоков реки Нарын (главного притока реки Сырдарья). Он был первым европейцем, поднимавшимся по склонам горного массива Хан-Тенгри, на котором открыл обширную группу ледников. В результате этого путешествия Семенов детально исследовал рельеф и геологическое строение Тянь-Шаня и сделал вывод о том, что гипотеза Александра фон Гумбольдта о вулканическом происхождении этих гор неверна. Следует, однако, заметить, что в результате современных исследований на Тянь-Шане обнаружены некоторые черты древнего вулканизма.
Благодаря путешествиям и исследованиям П. П. Семенова, его геологическим и биологическим коллекциям, а также топографическим и метеорологическим наблюдениям с акварельными иллюстрациями, выполненными экспедиционным художником Павлом Кошаровым, географическая наука обогатилась чрезвычайно важными и значимыми исходными данными о практически неизвестных европейцам районах Центральной Азии. Помимо этого большое значение имела этнографическая информация и анализ социальной и экономической жизни кочевых народностей киргизов. Флористические коллекции Семенова были впоследствии изучены такими авторитетными учеными-ботаниками, как Е. А. Регель, А. А. Бунге и Ф. Гердер в Петербургской академии наук и Ботаническом саду. Некоторые из привезенных П. П. Семеновым растений были ранее неизвестны науке, и его имя было увековечено в их названиях. Экспедиционные дневники П. П. Семенова 1856–1857 гг. весьма четко формулировали стратегию расширения владений Российской империи, которая была реализована на практике в последующие три десятилетия.
Летом 1857 г. Семенов изучал вечные снега хребтов Алатау и Тянь-Шаня, и на основе своих наблюдений он сделал вывод, что вечные снега присутствовали на высоте около 3370 м над уровнем моря вдоль 41—42-й параллели с. ш. Наблюдения на Кавказе давали среднюю высоту снеговой линии в 1080 м, в то время как в Пиренеях она лежала на высоте 2550 м. П. П. Семенов на основании этого сравнения выдвинул предположение, что такие различия в высоте снеговой линии могут быть объяснены как различием в количестве атмосферной влаги на одной и той же географической широте в Гималаях и Центральной Азии, так и фактором значительной удаленности от океанического влияния.
Благодаря изучению Семеновым тянь-шаньских ледников, морфологии и направления рек, текущих с высокогорных хребтов в долины, а также отложений на берегах Иссык-Куля, была осознана концепция более продолжительного периода климатических изменений. Неотъемлемым элементом такого понимания стало признание былых изменений уровней центральноазиатских озер, особенно Арала и Каспийского моря, со всеми последствиями, которые эти изменения имели для речных систем всего региона. Александр фон Гумбольдт и другие ученые считали, что река Чу имеет своим истоком Иссык-Куль, но Семенов доказал, что, какова бы ни была ситуация в далеком прошлом, в настоящее время озеро является бессточным и что река Чу на небольшом расстоянии от современной береговой линии озера поворачивает от нее в противоположном направлении.
На основании длительных наблюдений высотной зональности флоры и адаптации к ней местных и привнесенных видов Семенов выдвинул предположение о существовании пяти экологических зон, каждая из которых имела различный потенциал культурно-хозяйственного освоения для будущих российских колонистов. Его классификация района на степь, залесенные предгорные долины, промежуточные залесенные склоны, альпийские луга и высокогорья была не только описательным районированием, выполненным лишь для научных целей, – каждой зоне Семенов придавал то, что, по его мнению, предопределяло ее долговременное экономическое значение как для местного населения, так и для поселенцев. Он представлял себе последующее присоединение к России этих районов как гармоничный процесс, в котором обе культуры (местная и российская) будут процветать и взаимно обогащать друг друга.
