張相文編寫了上述壹些著作，雖有利於將中國舊地學改向新地學方向發展，但他仍不滿足，認為如能到國內各處實地考察，把考察所得與新地學知識結合起來研究，則研究所得，不僅有利於提高自己的地學水平，而且也有利於國計民生。俟後他的足跡，南到嶺南，北至塞外，就考察所得，寫了二三十篇專題論著，對中國地理學的發展，起了很大的促進作用。
（壹）張相文是淮河流域人，曾多次到淮河中下遊考察，對淮河中下遊水系情況，了解較深。著有”論導淮不宜全淮入江”、”導淮壹夕談”等文，對治理淮河提出不少建設性的建議。民國初年，曾有導淮入江之議，張相文反對全淮入江。他認為如全淮入江，大部淮水必將穿運河東堤諸涵洞入地勢低下的裏下河，危害裏下河魚米之鄉，”此其為害者壹”。全淮入江，”水之所至，沙即隨之”，則江陰以下的江心，必將增加大量淮河泥沙的淤積，易使”沙洲連互，橫塞江心，則江流不暢，”此其為害者二”。將來黃河若”復潰而南，即由淮河入江，則江河合壹，其景象當復若河，此其為害者三”。民國初年，亦有倡循淮河故道導淮入海之議。但淮河故道已被黃河淤高，河口外海水又淺，河水出海不暢，故他認為”故道不可復”，因而主張淮河之水，宜”分註江海”。入江之路，可”自蔣壩而東，循高郵寶應諸湖，會運河，由瓜洲三江營入江”。入海之路，可”自成子河穿運河而北，會六塘河，由灌河口入海”。他的意見，顯系僅從宣泄淮水壹個角度考慮問題，似欠周。因水也是寶貴資源，應加利用。
（二）在清末民初期間，張相文曾到黃河中下遊以及塞外高原山區，實地考察，對各地區的自然現象及人文現象，觀察甚詳。遊熱河時，在廣仁嶺見”石色皆渾黑多孔”，認為”概由火山巖（漿）凝結而成者也”。遊山東時，曾登舟沿山東半島海岸觀察，見龍口左近海岸，類多斷崖，崖下間有平地，狹長如帶”，有的地方甚至”山足直伸入海，崖下殆無寸土”。這樣，他不僅說明山東半島海岸的巖岸性質，而且說明這些海岸由沿海地層斷裂而成。他到濟南，見城區之北”則鵲、華諸山，互相拱抱，岡嶺相連，由西而東，隱隱若長堤。城南則歷山高峙，環其三方；由是而悟濟南會垣，地形凹下，成壹盆地，緣城諸泉，皆由南山下註，而為北方諸山岡所束，流路縮狹，地下水因之隨地而出”。這樣，便將濟南諸泉形成的原因，闡明清楚。他遊五臺山時，”時見陰雲四合，未有半日晴爽者，午後降雨尤多”。他解釋說：”蓋水蒸汽之為物也，其分量因較空氣為輕，空氣壓之，自必激而上升，……遇低溫，必先聚而為雲，……若遇高山叢雜空氣靜穩之地，即蟦漾彌漫，遊離而為雲海，迨達飽和度時，遇氣溫下降，則必落而為雨，此山地所以多雨之原因也。”他這種見解，雖不盡善，但對山地多雨原因，基本上闡明了。
（三）張相文出生於農民家庭，到外地考察，對各處農田水利情況，特別重視。見晉、魯以及口外高原等地，水土流失嚴重，導致民生貧困，非常痛惜，因而提出了壹些防止水土流失的寶貴意見。
宣統年間，張相文到熱河壹帶考察，在從北京到避暑山莊的壹路上，見到有好多行宮，”宮墻以內，蒼松翠柏，郁郁蔥蔥”，可是在廣大的熱河高原，每見”四山皆童濯孤露，無樹木以芾蔽之，每逢六七月間，雨水暴註，則砂石泥沙俱下，向之所為良田者，悉被沖刷，隨流而去，以致其民貧困特甚”。張相文將此景與帝王行宮內樹木參天的情況對比壹下，認為熱河廣大地區所以如此，乃由”人之不能用地，非其地之果無用也”。又如他在山東泰山地區考察時，看到好多地方，”地皆旁頹四下，以是雨水暴註，乃沖刷而為澗壑；天晴雨過，又皆直瀉而無余”。他認為”水泉之利，固無窮也”，山水聽任流去，豈不可惜。所以他對中國北部的高原山區，主張大力植樹造林，用以涵養水源。至於西北高原諸省，往往因雨則壹瀉無余，旱則赤地千裏，水旱為災，歲不絕書，……今欲補偏救敝，造林固屬要圖，而尤莫要於造湖（修水庫）。如汾、渭、涇渚大水，”皆當就其天然灣環處，造為閘壩，以停蓄之。即山間細流，亦當就其平衍狹曲處，聚石作壩，使山谷深〖FJF〗釽〖FJJ〗，各瀦為湖沼。如此則土質天候，必漸為潤濕，然後從事造林，亦易於繁茂”。由此可見他認為要防止水土流失，最好采取植樹造林的生物措施與建造大小閘壩和水庫的工程措施相結合的方式。直至今日，他這種見解，仍被人們視為水土保持工作的重要途徑。
（四）張相文根據在華北山區以及口外高原考察所得，
覺得不良的地理環境，誠影響人類的經濟生活；但他認為人可以通過勞動，改變不良的環境為有利的環境。這就是說，他初步體會了人類活動和地理環境相互影響的辯證關系。所以宣統三年，熱愛地學的王某寫信問他：”黑省荒涼落漠，數百年來幾視為棄地。……將來尚有可期者歟？”他回答說：”黑省現時之荒涼，乃人事之未盡，非天然之缺憾也。”接著他便指出黑省平原肥沃廣大，林礦資源又豐，”茍悉力經營”前途大有希望。
1914年春，農商部長張謇委托他調查西北農田水利，此事正合張相文的心意，想去看看那裏的不良環境，是否可以改良。次年三月，他便啟程去西北。沿途備受辛苦。在荒野途中，時常感到”風起塵飛，簌簌撲人”。且曠野之中，”無旅寓，無飯店”，往往”每行二三十裏，始見土屋數間”，即”望門投止”。壹行數人，擠在牛馬幹糞燃燒的土坑上，感到”臭氣蒸騰，撲人欲嘔”。如是走了壹個多月，方到後套。見其”地勢較河西為低，皆黃河之沖積層，……南北千裏，已墾者不及半數”。因”地皆肥沃，饒水草”，”如能引黃灌溉”，且”疆理得宜，可與內地之兩省相埒”。他將擬來此墾殖之意與五原縣農業會長王同春相商，王深表贊同，並願捐地數萬畝，作為農墾基地。張相文回京後，即與張謇相商，各捐2000元，組織“西通墾牧公司”，決定到後套開墾。滿腔熱忱的張相文，把赴後套旅途之艱辛置之度外，旋即親自率領從家鄉召募得來的10名農民，再次去後套，從事農墾的實踐。在後套，他不僅指導農民如何開鑿灌溉溝渠，如何引水灌溉，而且還叫農民將野外荒草收割起來，堆積在低窪地區，使它腐爛成肥料。在那時，還沒有”物質循環”這個名詞，他當然也不懂得什麽叫“物質循環”。可是他出身農民家庭，知道這樣指導農民，有利於農作物生長，但他體會不到這樣做，實質上就是起了現代植物地理學中”物質小循環”的作用。由是可見在20世紀初期，他對人和地相互影響關系的理解，不是停留在口頭上、理論上，而是用之於改造荒漠的實踐。顯然他的行為在中國地理學史上，譜寫了光輝的壹頁。可是在那軍匪橫行的年代，官僚豪紳不但沒收了他們辛辛苦苦開鑿的灌溉溝渠，而且反過來對農民灌溉用水敲詐勒索，其所養牲畜，亦時遭搶劫。結果，”西通墾牧公司”勉強經營6年，即告失敗。張相文歷盡千辛萬苦到後套從事改造荒漠的壹片愛國之心，因而受到沈重地打擊。