由於受西方科學地理學原理和方法的影響，以及長期的地理知識積累，清初出現了幾位具有先進地理思想的著名地理學家——劉獻廷、顧祖禹和孫蘭。他們在學科發展、人地關係、自然地理理論等方麵，都各有新的見解。
這些在大地測量基礎上編製的地圖，不僅是製圖技術進步的標誌，無疑也是我國人民對當時中國及其周邊地區地理深入認識的一個標誌。它比過去任何時代都要深入、仔細。例如世界最高峰珠穆朗瑪峰就是在康熙時代測量時，首次明確載入地圖。這要比印度測量局的英國測量員額非爾士對珠峰的測量(公元1852年)早135年。
自康熙四十六年(公元1707年)在北京附近試測並繪製地圖，到康熙五十六年(公元1717年)康熙皇帝聘請外國傳教士雷孝思、杜德美、白晉等人率領我國測繪人員，進行了曆時10年的我國第一次大規模全國大地測量工作。共測繪了全國641個(未計西藏)經緯度基點，其中北直隸48處，江南37處，山西28處，山東28處，浙江30處，河南29處，江西30處，陝西28處，湖廣54處，四川28處，廣東37處，海南島7處，貴州25處，福建30處，雲南30處，蒙古93處，遼東8處，廣西28處，台灣7處，吉林、黑龍江36處。此外，還派在欽天監學習過數學的喇嘛楚兒沁藏布蘭木占巴等前往西藏進行測量(後因遇叛亂騷擾，到恒河源後便停止了)。因為西北地區新疆準噶爾貴族叛亂，所以當時的測量隻限於哈密。到乾隆時期，平定了新疆等地叛亂後，即開始了第二次對全國經緯度的測量。這次主要工作是：在內地調整測繪了一些經緯基點；兩次(1756年、1759年)補測了新疆地區的經緯點，獲得哈密以西至巴爾喀什湖以東、以南地區約90個點的經緯度數據。
顧祖禹(公元1631—1692年)，字複初，號景範，以居處近宛溪而又稱宛溪先生，明末清初的曆史地理學家。他以畢生精力著《讀史方輿紀要》(130卷，另附《輿圖要覽》四卷，共計280萬字)，書中詳列各地山川險要，形勢利害，考訂古今郡縣沿革變遷等，是一部集大成的曆史地理著作。他在曆史地理研究中，就地理學的基本理論問題提出了“人地相關”的見解。他認為山川形勢對人類的政治、軍事、經濟活動固然有很重要的作用，但也絕不能忽視人的作用，其實真正起作用的是人為的條件，是人對自然的主觀能動作用。如在《讀史方輿紀要·總序》中，他列舉曆史上人地相關的曆史事件進行分析後，概括總結說：
他這裏的“天地之故”，即指地球表麵的自然規律。他首次對我國古代地理學重沿革、古跡、城池等“人事”傳統的治學、著作體係，提出了反對意見，認為講那些內容是不夠的，還必須注意自然地理規律的研究和記述。而關於改革地理學，使之科學化的具體方法，他提出在區域地理著作的“疆域”記述之前，亦即地理著作的開頭，先根據北極星高度與地平線角度，求出該地的經緯度表，然後就可以根據經緯度的差異來推求各地節氣的早晚等自然規律。
此外，配合清初大地測量還有兩件重要的地理觀念產生。一是在總結實測經緯度數據的基礎上，為了製圖計算方便，規定以當時的工部營造尺(1尺=0.317米)為標準，1800尺(即180丈)為一裏。即每尺剛好合經線百分之一秒。把長度單位與地球經線每度弧長聯係起來，這在當時是一個創舉，是以球形體來確定尺度的最早嚐試，比18世紀末法國人以赤道長度來規定米製要早約80年。另一件事是，在康熙時的測量中，通過對穿過中央子午線的霸州(39°N)至交河(38°N)間弧長，與東北齊齊哈爾以南，北緯41度至47度同一經線上的弧長比較，發現東北地區1度的弧長比交霸間1度的弧長要長，而且越向北經線1度的距離越長。這種經線不等距的發現，實際上是最早為“地球扁圓說”提供的實證資料。
孫蘭在關於革新中國古代地理學傳統方麵，也提出了要進行地理規律(即所謂“說”)的探討。在《柳庭輿地隅說》自敘中，他首先指出了古代傳統地理學的誌、記與“說”的區別，指出：
方輿之書所紀者，惟疆域、建置沿革、山川古跡、城池形勢、風俗職官、名宦人物諸條耳。此皆人事，於天地之故，概乎未之有聞也。餘意於疆域之前別添數條，先以諸方之北極出地為主，定簡平儀之度，製為正切線表。而節氣之後先、日食之分秒、五星之淩犯占驗，皆可推求。
(本章完)