В Оренбургскую экспедицию И. Кирилов пригласил десять лучших геодезистов, в том числе А. Клешнина. Они выполнили съемочные работы вдоль укрепленной линии Самара — Оренбург — Екатеринбург (с 1924 г. Свердловск), а также в Заволжье и Закамье и составили карты различных частей огромного края. Одна из них, карта рек Самары и Яика, составленная Петром Чичаговым, давала первое представление об Общем Сырте. К северу от Самары П. Чичагов нанес «горы неравные» — первый намек на Бугульминско-Белебеевскую возвышенность; он показал также яры, характерные для берегов Сока и Кинели, и пойму Яика. Такая подробная характеристика рельефа, видимо, была обусловлена военным назначением карты.

В 1736 г. геодезист Михаил Пестриков создал сводную карту, охватившую пространство около 500 тыс. км² от средней Волги (участок Казань — Самара) до Тобола и от линии Кунгур — Екатеринбург до Оренбурга и Яика. На этой по существу коллективной карте впервые схематически намечен рельеф части Южного Урала: горы в виде холмиков показаны в колене Белой и по ее левому берегу; горы «заполняют» также бассейн Уфы. Подробно и в общих чертах правильно сняты реки Самара, верхний и средний Яик, часть средней Камы с Белой; впервые на восточном склоне Урала нанесены верховья рек системы Тобола, а также многочисленные озера.

И. Кирилов, видя недостатки карты, требовал проведения новых съемок, и геодезисты не прекращали снимать «Башкирское жилье». Весной 1737 г. И. Кирилов, давно болевший туберкулезом, умер. Сменивший его В.П. Татищев продолжал работы. В частности, по его поручению английский моряк Джон Элтон составил первую карту Самарской Луки, «о кривизне [которой]… в ланд-карты нигде подлинно внесено не было».

В 1741 г. Оренбургскую комиссию возглавил Петр Иванович Рычков. Под его руководством в 1743 г. было закончено составление атласа края и генеральной карты, но не прекратился процесс ее улучшения, так как от съемщиков поступали все новые и новые материалы. В 1753–1755 гг. геодезист Иван Красильников составил по имеющимся картам и описаниям десять партикулярных и одну генеральную карту, и Рычков направил в Академию наук рукописный атлас Оренбургской губернии — результат почти двадцатилетней коллективной работы первых русских геодезистов (опубликован в 1880 г.).

Наибольший интерес представляют партикулярные карты уездов Оренбургской губернии. Кроме рек, упомянутых в «Книге Большому чертежу», на них впервые нанесены от истоков до устья левые притоки Волги — Большой Черемшан и Большой Иргиз, левый приток Камы — Шешма, притоки Белой — Дема и Сим с Инзером, притоки Уфы — Юрюзань и Ай, правые притоки Яика — Таналык и Сакмара — и его левый приток Илек, крупнейший приток Самары — Большой Кинель.

Все они показаны с многочисленными речками их системы; истоки отмечены довольно точно, особенно на восточном склоне Уральских гор. Правда, длина рек, как правило, приуменьшена примерно на одну треть. Нанесены около ста озер восточного склона — в «озерной области» (между 60 и 62° в.д.).

На карте Красильникова четко выявилась Бугульминско-Белебеевская возвышенность[6] — водораздельный узел притоков Волги, Камы и Белой, отчетливо показаны Сокские и Кинельские яры и Соколовы горы. Лучше, чем на карте П. Чичагова, изображен Общий Сырт, разрезанный р. Самарой и ее притоками на отдельные длинные участки (так и по современным представлениям) и протягивающийся за истоки Большого Иргиза. Но Красильников неверно считал Общий Сырт отрогом Урала — вообще орография Южного Урала геодезистами была выявлена слабо.

К новым картам Рычков решил приложить текст. Так родилась «Топография Оренбургская» — комплексная географическая работа, одна из первых региональных сводок. Для ее создания, кроме материалов геодезистов, П. Рычков широко использовал работы В.Н. Татищева и, конечно, собственные наблюдения. Труд П. Рычкова представляет громадный интерес как подробная характеристика малоизученного края. Автор дал этнографическое описание народов, его населяющих, привел много данных о животном и растительном мире, сообщил сведения о полезных ископаемых.

В частности, он первый отметил присутствие нефти в Среднем Поволжье, в бассейне Эмбы, в верховьях Сагыза. Но его гидрографические описания весьма кратки: упомянуты, да и то мимоходом, только главные реки края — Волга, Кама, Яик, Белая, Эмба и 15 их притоков; длина указана лишь для Яика — «близ трех тысяч верст» (фактически 2428 км). Из ста озер упомянуты лишь три.

Слабо описан рельеф. Правда, и карты давали гораздо меньше материала. В «Топографии…» очень кратко отмечены отдельные горы, где берут начало реки, стекающие с Уральского хребта: Иремель (Большой Иремель) — «Высочайшая в Урале», исток Белой; Ямантау — «всегда снега лежат»[7]; Калкантау (Круглая), исток Яика; Юрантау (т. е. хребет Юрматау, длина около 90 км); «по реке Белой горы» и т. д.

Несмотря на все указанные огрехи, география Юго-Восточной Европы благодаря первым русским геодезистам далеко шагнула вперед: небольшой отряд топографов, возглавляемый И. Кириловым, В. Татищевым и П. Рычковым, впервые исследовал, поло-жил на карту и описал огромную территорию между Волгой и восточным склоном Уральских гор.

В 1720 г. Петр I послал инженера-артиллериста Василия Никитича Татищева на Урал управлять местными заводами. За два года он обследовал весь Средний Урал и часть Южного, где впервые выделил короткие хребты Зильмердак — «между рек Илина [Зилим] и Инзер» — и Зигальга «при реке Юрюзань» — все три реки принадлежат бассейну Белой. Татищев правильно указал истоки Инзера и Юрюзани в массиве Ямантау. На р. Исети (система Тобола), которая берет начало «в горах Пояса, из озера Исетского», он в 1721 г. заложил город Екатеринбург и основал несколько казенных заводов. К западу от Екатеринбурга (у 57° в.д.), в Сылвинском кряже, между Сылвой и Уфой (левый нижний приток Чусовой), он описал мощные карстовые источники, выходы подземной реки (воклюзы). Татищев изучил весь приток Сылвы, Ирень, чья вода «…светла, но так противна вкусом, что скоты пить не могут. А причина… что в оную многие реки, из… известных мест вышедшие, впадают». (Близ устья Ирени находится карстовая Кунгурская ледяная пещера.)

В районе Кунгура Татищев услышал сказание «о звере-мамонте», живущем под землей и оставляющем ямы и рвы во время движения. Татищев изучил эти многочисленные «следы», описал кости мамонта и в письме, опубликованном в Швеции в 1725 г., дал первое научное объяснение происхождения провальных ям, рвов и пещер и сформулировал важный вывод, лишь в XIX в. ставший (с оговорками) одним из основных положений карстоведения: пещеры и провальные ямы образуются в результате растворяющего действия воды «на плоских и высоких горах», сложенных водопроницаемыми породами и подстилающими их известняками и гипсами.

Во время разъездов по Уралу Татищев ознакомился с реками, берущими начало на восточных склонах хребта, и описал ряд притоков Тобола, в том числе Туру (1030 км) с Ницей и Пышмой и Исеть с Миассом. Он отметил обилие озер между Исетью и Миассом и кратко описал некоторые.

В 1761 г. французский астроном аббат Жан Шапп д'Отерош проехал по почтовым дорогам от Петербурга до Екатеринбурга (и далее в Сибирь) около 2500 км и на этом пути выполнил ряд барометрических замеров. Обработав их, он сделал вывод, что пройденная им от Балтики до Урала равнина повышается к востоку, и выделил на ней три ступени.