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.