- 对喀斯特地貌的类型、分布和各地区间的差异，尤是喀斯特洞穴的特征、类型及成因有详细的考察和科学的记述。仅在广西、贵州、云南三省，他亲自探查过的洞穴便有270多个，且有方向、高度、宽度和深度的记载，成因的论述，指出一些岩洞是水的机械侵蚀造成，钟乳石是含钙质的水滴蒸发后逐渐凝聚而成等。
- 纠正文献记载的关于中国水道源流的一些错误。如否定自《尚书·禹贡》以来流行1,000多年的“岷山导江”旧说，肯定金沙江是长江上源；正确指出河岸弯曲或岩岸近逼水流之处冲刷侵蚀厉害，河床坡度与侵蚀力的大小成正比等问题；对喷泉的发生和潜流作用的形成也有科学的解释。
- 观察记述很多植物的生态品种，明确提出地形、气温、风速影响植物分布和开花早晚。
- 调查云南腾冲打鹰山的火山遗迹，科学记录与解释了火山喷发出来的红色浮石的产状、质地及成因；对地热现象的详细描述在中国也是最早的。
- 对所到之处的人文地理情况，包括各地的经济、交通城镇聚落、少数民族和风土文物等，也作了不少精彩的记述。他在中国古代地理学上开拓了实地考察、研究自然规律的新方向，作出了超越前人的贡献，特别是关于喀斯特地貌的详细记述和探索，居于当时世界的先进水平，被尊为中国和世界考察喀斯特地貌的先驱。
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